КОМПОЗИЦИОННЫЕ СМЕСИ ЛИГНОСУЛЬФОНАТНЫХ РЕАГЕНТНЫХ СИСТЕМ С СОЕДИНЕНИЯМИ КРЕМНИЯ
Аннотация
Актуальность статьи связана с исследованием возможности улучшения качества лигносульфонатных систем, применяемых при прохождении интервалов набухающих глинистых пород. Особенностью реагентных систем на основе лигносульфонатов является их способность ингибировать процессы гидратации глинистых минералов и этим снижать риски осложнений при строительстве нефтегазовых скважин. Исследование свойств композиции проведено на основе смеси лигносульфонатных систем и соединений кремния на примере феррохромлигносульфоната (ФХЛС-М) и силиката натрия Na2SiO3 (СН). Задачей исследования являлся поиск оптимальных соотношений компонентов смеси методом планирования эксперимента, как средства построения математических моделей и регрессионного анализа для оценки величины и направления воздействия различных факторов на выходные параметры промывочной жидкости. Методика исследования заключается в определении стабильности параметров раствора при варьировании температур от 20 до 190 °С в ячейке старения в течение 5 ч и проведении не менее трех параллельных определений по каждому соотношению реагентов в композиции по отношению к исходному глинистому раствору. Выполненный регрессионный анализ композиции ФХЛС-М: СН показал, что наибольшее влияние на вязкостные и фильтрационные свойства раствора оказывает содержание ФХЛС-М, однако, в интервале температур 80-190 °С обосновано соотношение ФХЛС-М: СН, равное 3%:5% (добавка СН усиливает воздействие композиции более, чем на 40%). В диапазоне температур 20-120 °C, для поддержания условной вязкости раствора (УВ) не менее 60 с, требуется содержание силиката натрия порядка 4%, ФХЛС-М – в пределах 3-5%. При температурах 80-120 °С и величине УВ=60 с, состав композиции ФХЛС-М: СН равен 3%:4% соответственно; при повышении температуры более 120 °С появляется необходимость увеличения расхода ФХЛС-М. При этом в интервале температур 80-190 °С соотношение ФХЛС-М: СН обосновано на уровне 3%:4% соответственно. Установлено, что оптимальным в интервале температур 20-190 °С, в композиции ФХЛС-М: СН является соотношение, равное 0,75%:0,75% соответственно, однако, при этом условная вязкость (УВ) раствора составляет не более 35 с. Снижение показателя фильтрации (ПФ) раствора при температурах до 80 °C обеспечивается использованием в составе композиции менее 2% силиката натрия, а ФХЛС-М в пределах 2-5%.
Для цитирования:
Тептерева Г.А., Рольник Л.З., Пугачев Н.В., Бахтигареев И.А. Композиционные смеси лигносульфонатных реагентных систем с соединениями кремния. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 2. С. 96-103. DOI: 10.6060/ivkkt.20246702.6855.
Литература
Gavrilov B.M. Ligno-polimer reagents for drilling fluids. Krasnodar: Prosveshchenie-YUG. 2004. 398 p. (in Russian).
Teptereva G.A., Konesev G.V., Ismakov R.A., Kantor E.A., Dikhtyar' T.D. Preparation of drilling reagents by modification of neutral-sulfite liquors with phosphonic compounds. Izv. Tomsk. Politekhn. Univ. Inzhiniring Georesursov. 2017. V. 328. N 9. P. 94–101 (in Russian).
Bruscato C., Malvessi E., Brandalise R.N., Camassola M. High performance of macrofungi in the production of mycelium-based biofoams using sawdust – sustainable technology for waste reduction. J. Clean. Prod. 2019. V. 234. P. 225–232. DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.06.150.
Girometta C., Picco A.M., Baiguera R.M., Dondi D., Babbini S., Cartabia M., Pellegrini M., Savino E. Physi-comechanical and thermodynamic properties of mycelium-based biocomposites: a review. Sustainability. 2019. V. 11. N 1. P. 281. DOI: 10.3390/su11010281.
Loginova M.E., Konesev G.V., Teptereva G.A., Baulin O.A., Movsumzade E.M., Babushkin E.V., Buyanova M.G. Application of the planned experiment method to substantiate the formulation of modified drilling mud. Prom. Proizvod. Ispol’z. Elastomerov. 2021. N 4. P. 27-34 (in Russian). DOI: 10.24412/2071-8268-2021-4-27-34.
Bogolitsyn K.G., Aksenov A.S., Palamarchuk I.A., Boitsova T.A., Brovko O.S., Khviyuzov S.S., Levandovskaya T.V., Varlamov V.P. Modification of lig-nosulfonates and evaluation of the possibility of their complexation with chitosan. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Lesnoy Zhurn. 2012. V. 325. N 1. P. 80–87 (in Russian).
Appels F.V.W., Camere S., Montalti M., Karana E., Jansen K.M.B., Dijksterhuis J., Krijgsheld P., Wösten H.A.B. Fabrication factors influencing mechanical, moisture-and water-related properties of mycelium-based composites. Mater. Design. 2019. V. 161. P. 64–71. DOI: 10.1016/j.matdes.2018.11.027.
Yang Z., ASCE M., Zhang F., Still B., ASCE S.M., White M., Amstislavski P. Physical and mechanical proper-ties of fungal mycelium-based biofoam. J. Mater. Civil Eng. 2017. V. 29. N. 7. P. 04017030. DOI: 0.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001866.
Nikishina M.B., Perelomov L.V., Atroshchenko YU.M., Minkina T.M., Ivanova E.V., Mukhtorov L.G. Adsorp-tion processes on clay minerals involving fulvic acids and heavy metal ions. Agrokhimiya. 2022. N 7. P. 66-75 (in Russian). DOI: 10.31857/S0002188122070092.
Veluswamy H.P., Kumar A., Seo Y., Lee J.D., Linga P. A review of solidified natural gas (SNG) technology for gas storage via clathrate hydrates. Аppl. Energy. 2018. V. 216. P. 262–285. DOI: 10.1016/j.apenergy.2018.02.059.
Zhuravlev I.S. Chemical modification of lignosulfonates. Nauchnoe tvorchestvo molodezhi – lesnomu kompleksu Rossii: materialy X Vseros. nauch.-tekhn. konf. studentov i aspirantov i konkursa po programme «UmniK». Ekaterin-burg: UGLTU. 2014. Ch. 2. P. 206–208 (in Russian).
Tarasevich Y.Y. Mechanisms and models of the dehydration self-organization in biological fluids. Usp. Fiz. Nauk. 2004. V. 174. N 7. P. 779-791 (in Russian). DOI: 10.1070/PU2004 v047n07ABEH001758.
Dolgopolova A.V., Kushnarev D.F., Kin En Khva. Investigation of the structure formation and association of water in the water – oil product system. Neftekhimiya. 2004. V. 36. N 4. P. 371–375 (in Russian).
Pivovarova N.A., Kirillova L.B., Takaeva M.A., Musaeva M.A., Mukhambetova Z.A., Shchugorev V.D. On the properties and structure of oil dispersed systems. Vestn. AG-TU. 2008. N 6 (47). P. 138-144 (in Russian).
Vasyukova A.T., Krivoshonok K.V., Alekseev A.E., Moshkin A.V., Talbi M. Influence of the type of liquid on the viscosity of the suspension. Vestn. Mariisk. Gos. Univ. Ser. Sel'skokhoz. Nauki. Ekonom. Nauki. 2022. V. 8. N 1. P. 9–18 (in Russian). DOI 10.30914/2411-9687-2022-8-1-9-18.
Malkov A.B., Bogolitsyn K.G., Aizenshtadt A.M., Ko-syakov D.S. The effect of electrolytes on the kinetics of oxi-dation of phenols related to lignin by the system [Fe(CN)6]3- – [Fe(CN)6]4-. Lesnoy Zhurn. 2002. N 6. P. 114 – 120 (in Russian).
Teptereva G.A., Pakhomov S.I., Chetvertneva I.A., Ka-rimov Eh.Kh., Egorov M.P., Movsumzade Eh.M., Evstigneev Eh.I., Vasil'ev A.V., Sevast'yanova M.V., Vo-loshin A.I., Nifant'ev N.Eh., Nosov V.V., Dokichev V.A., Babaev Eh.R., Rogovina S.Z., Berlin A.A., Fakhreeva A.V., Baulin O.A., Kolchina G.Yu., Voronov M.S., Staroverov D.V., Kozlovskii I.A., Kozlovskii R.A., Tara-sova N.P., Zanin A.A., Krivoborodov E.G., Karimov O.Kh., Flid V.R., Loginova M.E. Renewable natural raw materials. Structure, properties, application prospects. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 9. P. 4-121 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216409.6465.
Zhang J., Chen G., Yang N.-W., Wang Y.-G. Preparation of Nitration-oxidation Lignosulfonate as an Eco-friendly Drilling Fluid Additive. J. Petrol. Sci. Technol. 2014. V. 32. P. 1661 – 1668. DOI: 10.1080/10916466.2011.652334.
Asina F.N.U., Brzonova I., Kozliak E., Kubаtovа A., Ji Yun. Microbial treatment of industrial lignin: Successes, problems and challenges. Renew. Sust. Energy Rev. 2017. V. 77. P. 1179–1205. DOI: 10.1016/j.rser.2017.03.098.
Gaimaletdinova G.L., Mulyukov R.A., Ismakov R.A. Studying of a surfactant adsorption influence on solid phase particles in order to create a complex additive to preserve a reservoir’s productivity. Stroit-vo Neft. Gaz. Skvazhin Sushe More. 2023. N 2. P. 26-31 (in Russian). DOI: 10.33285/0130-3872-2023-2(362)-26-31.
Ignat'ev A.N., Pryakhin A.N., Lunin V.V. Mathematical models of the kinetics of ozonation of model lignin compounds. Fizikokhimiya rastitel'nykh polimerov: materialy IV Mezhdunarodnoi konferentsii. Arkhangel'sk. 2011. P. 36-39 (in Russian).
Khabarov Yu.G., Veshnyakov V.A., Kuzyakov N.Yu. Preparation and application of complexes of lignosulfonic ac-ids with iron cations. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Lesnoy Zhurn. 2019. N 5. P. 167–187 (in Russian). DOI: 10.17238/issn0536-1036. 2019.5.167.
Badikova A.D., Sharipov T.V., Alekhina I.E., Fedina R.A., Khripunova R.A., Sakhibgareev S.R. Inhibitory additives for the production of silicate drilling reagents. Vestn. Bashkir. univ. 2018. V. 23. N 1. P. 52-55 (in Rus-sian). DOI: 10.33184/bulletin-bsu-2018.1.9.
Li J. Experimental study and application prospect on alkali metal silicate in process of drilling. Elektron. Nauch. Zhurn. Neftegaz.Ddelo. 2012. N 3. P. 81-91 (in Russian).
Teptereva G.A., Konesev V.G., Zagidullin Yu.I. Stages of development and application of organosilicon compounds in oil production. Sovr. Nauka: Aktual. Problem. Teor. Practiki. Ser.: Gumanitar. Nauki. 2018. N 1. P. 43-46 (in Russian).
