Понятие буровой раствор охватывает все рабочие агенты, используемые для разрушения пород и удаления выбуренной породы из ствола скважины.
Буровой раствор - это, например, вода, которая заливается в ствол при бурении шнековым буром; воздух, нагнетаемый для выдувания шлама из шпура; утяжеленный глинистый раствор, применяемый в разведочных скважинах, чтобы устранить возможность выброса при разбуривании пластов высокого давления; пена, используемая для выноса шлама из скважины, которую бурят на воду в ледниковых отложениях; бентонитовый раствор, служащий для под¬держания устойчивости стенок при проводке шурфа; сложная промывочная си¬стема, приготовляемая на основе нефти с добавкой эмульгаторов, стабилизирующих и структурообразующих реагентов, а также закупоривающего материала, для разбуривания пластов. Можно было бы указать много других примеров использования буровых растворов, но и приведенных вполне достаточно, чтобы продемонстрировать широту спектра их применения [1].
С развитием технологии бурения, технических средств, из-за изменения термобарических условий, увеличения доли трудноизвлекаемых запасов и т. д., предъявляемые к промывочным жидкостям требования постоянно расширяют¬ся, а вместе с ними изменяются и их рецептуры, физико-механические и химические свойства: от «буровой грязи» (начало возникновения бурения в III - IV вв. - бурение неглубоких скважин в середине XX вв.) до сложных многокомпонентных систем с регулируемыми в широком диапазоне технологическими свойствами (в настоящее время). Это буровые растворы на водной основе (в т.ч. и вода), на углеводородной основе (в т.ч. и нефть), газообразные растворы (в т.ч. воздух и газ) и пены.
Развитие химической промышленности и вместе с ней разработка высокомолекулярных соединений, полимеров способствовали их применению при строительстве скважин.
Первый полимерсодержащий буровой раствор был применен в США в середине 50-х годов прошлого столетия. Он состоял из бентонитового порошка, полимера (сополимер винилацетата и малеиновой кислоты) и кальцинирован¬ной соды. Полимер обладал флокулирующими и загущающими свойствами.
Наиболее широко в нашей стране полимерсодержащие буровые растворы начали применять в первой половине 1970-х гг.
Решение проблемы сокращения сроков строительства скважины, снижения осложнений и других вопросов обусловило применение буровых растворов с добавками акриловых полимеров [2].
В ряду синтетических высокомолекулярных соединений, применяемых для обработки промывочных жидкостей, следует выделить ПАА, молекулярная масса которого достигает 6-106 у.е. Из известных синтетических полимеров такие же значения молекулярной массы имеет лишь полиэтиленоксид, который редко применяется при бурении скважин из-за дефицита.
Отечественный ПАА выпускается без контроля таких характеристик как молекулярная масса, молекулярно-массовое распределение, степень гидролиза; производится неочищенным, по разным технологиям (известковой, аммиачной). Все это вызывает трудности в применении ПАА для обработки промывочных жидкостей [3].
Кроме того, в России, ПАА в основном закупают за рубежом, в нашей же стране его производство малотоннажное.
Основной целью данной работы является исследование способности ПАА с различной молекулярной массой к модификации и оценка ее кинетики.
На основании вышеперечисленного для выполнения дипломной работы были сформулированы следующие задачи:
- провести обзор литературного материала по составу, физико- химическим свойствам буровых растворов, водорастворимых полимеров, входящих в состав буровых растворов;
- провести синтез ПАА различной молекулярной массы гомогенной полимеризацией, исследовать физико-химические свойства полученного полиме-провести модификацию ПАА щелочным гидролизом;
провести определение степени гидролиза модифицированных полиме- определить изоэлектрическую точку полученных модифицированных
В ходе исследования физико-химических свойств высокомолекулярных веществ на основе акриламида были синтезированы растворы ПАА различной молекулярной массой, с характеристиками, которые необходимы для воздействия на различные свойства буровых промывочных жидкостей. Были определены механизмы и общие закономерности радикальной полимеризации в вод¬ном растворе, установлена зависимость кинетических параметров от времени проведения синтеза. Рассмотрено поведение растворов ПАА в условиях щелочной обработки. Изменение свойств растворов ПАА отражено в графиках зависимости содержания карбоксильных групп от времени проведения реакции щелочного гидролиза, также определены изоэлектрические точки растворов.
Вышеизложенное имеет большое практическое значение, эксперимент проведенный в лабораторных условиях дал положительные результаты, а значит данная технология может быть применена в современной промышленности.
