3.2. Активация полимеров

Активацию полимеров производят путем полимераналогичных превращений (КМЦ). Он основан на замене малоактивных функциональных групп на более активные (содержащие большее количество атомов кислорода или других высокомолекулярных атомов) и путем гидролиза функциональных групп полимеров (гипан, ГППА).

Гидролиз органических соединений обычно проводят в присутствии щелочей при подогревании.

Гидролиз функционалънных групп полимеров сложных эфиров – это реакция, обратная реакции этерификации органических кислот спиртами (подобной реакции нейтрализации кислот щелочами).

При гидролизе азотсодержащих функциональных групп наблюдаются обратные процессы:

– COONH₄ + H₂O  COOH + NH₄OH

– CONH₂ +2H₂O  COOH + NH₄OH

– CN + 3H₂O  COOH + NH₄OH

В щелочной среде карбоксильная группа переходит в более, активную группу:

–COOH + OH^-  –COO^- + H₂O

а гидроксид аммония разлагается на аммиак и воду:

NH₄OH  NH₃ + H₂O

В результате гидролиза полиакриламида получают высокоактивный полимер ГПАА, а в результате гидролиза полиакрилнитрила-гипан.

3.3 Свойства и функции полимеров.

Перенести сюда !!

Благодаря высокой дисперсности полимеров в растворе, значительному количеству весьма активных функциональных групп удается получать более эффективные, по сравнению с глинистыми растворами, промывочные жидкости, отличающиеся малой материемкостью, низкой плотностью и вязкостью, способствующих повышению механической скорости бурения .

Вязкость в этих растворах можно регулировать, также как и в глинистых растворах, путем активации полимеров (разжижения раствора) щелочными реагентами (в строго ограниченных объемах, при содержании - - 0,5-0,7 %, при использовании NaOH ≈ 1,0 %, ≈ 2,0 % или дезактивации полимеров (загущения раствора) катионактивными электролитами в ограниченных объемах в зависимости от валентности катионов).

Полимеры, так же как и ПАВ, обладают дифильными свойствами. За счет функциональных групп они весьма гидрофильны, за счет наличия водородных групп они гидрофобны.

При наличии в растворе слабогидрофильных (пассивных) глинистых частиц в их сторону полимеры поворачиваются гидрофобной частью, а гидрофильной – в сторону раствора и, таким образом, глинистая частица с адсорбированным на ней слоем полимера становится весьма гидрофильной. И, наоборот, при гидрофильной твердой поверхности (глинистых частиц, раствора, стенок скважин, бурильных труб и т.д.) полимеры поворачиваются в сторону гидрофильной поверхности, а в сторону раствора гидрофобной частью. Таким образом, поверхность глинистых частиц, глинистых пород, бурильных труб становится гидрофобной, не взаимодействующей с водой.

На этом принципе работают полимеры-флокулянты (для удаления крупного шлама), полимеры- ингибиторы набухания и диспергирования глинистых пород, полимеры-понизители фильтрации, полимеры-гидрофобизаторы для смазки бурильной колонны, полимеры-защитные реагенты гидрофильных катионов, вызывающие их коагуляцию. Рассмотрим эти процессы подробнее.

Полимерные недиспергирующие буровые растворы – это водные растворы полимеров с небольшими добавками бентонитовой глины или без нее. Полимеры предупреждают диспергирование разбуриваемых глинистых пород и поступление твердой фазы в раствор.

Для предотвращения обогащения раствора выбуренной породой (шламом) в него вводят специальные полимеры – флокулянты, например, гидролизованный полиакриламид.

Безглинистые полимерные растворы представляют собой воду с добавкой небольшого количества полимера, например, ПАА (0,2-0,25 %). Благодаря высокому качеству структурообразователя прочность структуры бывает достаточно высокой (СНС₁ = 70 дПа, СНС₁₀ = 110 дПа), водоотдача составляет 8-10 см³, концентрация структурообразователя является минимальной, что способствует повышению механической скорости бурения.