Возобновляемое природное сырье - основа получения многофункциональных биополимерных реагентных систем для применения в нефтепромысловой химии

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью использования как невозобновляемых, так и возобновляемых природных ресурсов для обеспечения мировой энергетической потребности. Цель: использование продуктов возобновляемого сырья, обладающих сходными технологическими характеристиками (крахмала, гуаровой камеди и нейтрального лигносульфоната), для создания новых реагентных систем ЛКР-1 и ЛГКР-1 с целью применения в нефтепромысловой химии, в частности в составе буровых растворов для использования при строительстве нефтегазовых скважин. Методы: комплекс существующих базовых методов исследования свойств исходных сырьевых материалов и продуктов синтеза природных полимеров; оценка и анализ показателя консистенции и коэффициента нелинейности (вискозиметр Брукфильда), реологических (ротационный вискозиметр фирмы Fann) и фильтрационных свойств (фильтр-пресс фирмы Fann), разработанных реагентных систем и известных марок камедей. Результаты. Показано, что для России вопрос грамотного использования продуктов возобновляемого сырья является актуальным, поскольку она является мировым лидером по владению лесными запасами и древесиной. Представлено строение древесины как полимерной композиции и основные компоненты как лиственных, так и хвойных пород - целлюлозы, камелей, крахмала, лигносульфлнатов. Представлен перечень отечественных и зарубежных ученых, чьи работы посвящены исследованию и применению природных полимеров в нефтепромысловой химии, продуктов возобновляемого природного сырья. Рассмотрено влияние основных применяемых в нефтепромысловой химии природных полимеров и их модифицированных форм на технологические параметры технологических жидкостей. Рассмотрены свойства разработанных реагентных систем и составляющих их компонентов, и установлено наличие псевдопластичных свойств реагентной системы ЛКР-1 при том, что ее компоненты - крахмал и лигносульфонат - данными свойствами не обладают. Установлено, что компонент реагентной системы ЛГКР-1 - гуаровая камедь растительного происхождения, придает разработанному реагенту псевдопластичные свойства, сопоставимые со свойствами реагентов на основе более дорогой ксантановой камеди ферментативного способа получения.

The relevance of the study is caused by the need to use both non-renewable and renewable natural resources to meet the energy needs. The purpose: the use of renewable raw materials with similar technological characteristics (starch, guar gum and neutral lignosulfonate) to create new reagent systems LKR-1 and LGKR-1 for application in oilfield chemistry, in particular as part of drilling fluids for use in the construction of oil and gas wells. Methods: set of existing basic methods for studying the properties of raw materials and synthesis products of natural polymers; evaluation and analysis of consistency index and nonlinearity coefficient (Brookfield viscometer), rheological (Fann rotary viscometer) and filtration properties (Fann filter press) of the developed reagent systems and known brands of gums. Results. It is shown that for Russia the issue of the competent use of renewable raw materials products is relevant, since it is a world leader in the possession of forest reserves and timber. The structure of wood as a polymer composition and the main components of both deciduous and coniferous species - cellulose, camels, starch, lignosulfonates - are presented. The paper introduces the list of domestic and foreign scientists whose works are devoted to the research and application of natural polymers in oilfield chemistry, products of renewable natural raw materials. The authors considered the influence of the main natural polymers used in oilfield chemistry and their modified forms on the technological parameters of process fluids. The properties of the developed reagent systems and their components are considered, and the presence of pseudoplastic properties of the LCR-1 reagent system is established, despite the fact that its components - starch and lignosulfonate - do not possess these properties. It was found that the component of the LGCR-1 reagent system, guar gum of plant origin, gives the developed reagent pseudoplastic properties comparable to the properties of reagents based on more expensive xanthan gum of the enzymatic production method.