Изучение изменчивости реологических свойств дисперсий биополимеров на водной основе в составе буровых растворов

Abstract

Актуальность. Биополимерные буровые растворы на водной основе получили достаточно широкое распространение в технологии строительства скважин на нефть и газ. Методам регулирования физико-механических свойств биополимерных систем уделяется большое внимание. В частности, большой практический интерес вызывают реологические свойства растворов на основе ксантановой камеди. Эффективность применения полимеров определяется количеством основного реагента и модифицирующих добавок, необходимых для придания промывочной жидкости требуемых свойств. Биополимерные водные буровые растворы на основе ксантановой камеди показали свою эффективность во многих регионах Российской Федерации. Однако оценка эффективности растворов затруднена из-за различия товарной продукции выпускающих компаний по растворимости, набуханию и составу, что сказывается на оптимизируемых показателях бурового раствора Цель: рассмотрение различия водных растворов ряда образцов ксантановой камеди по показателям степенной зависимости: К-коэффициенту консистенции и n-степени отклонения от ньютоновского режима течения исследования. Объект: реология водных растворов нескольких образцов ксантана как чисто водных, так и на основании водных рассолов хлорида калия (KCl) и натрия (NaCl). Методы: инструментальные методы определения параметров буровых растворов по ГОСТ 33213-2014; определялось различие параметров степенной реологической зависимости путем сравнения ее показателей после замеров вязкости растворов на вискозиметре с прямыми показаниями. Результаты. Показано влияние фиксированной концентрации солей NaCl и KCl по рассматриваемым показателям степенной модели. Предложен обобщенный показатель оптимизации для растворов, подчиняющихся степенному реологическому закону. Представлена расчетная зависимость точности аппроксимации экспериментальных данных степенной моделью, которая показала приемлемую точность

The relevance. Water-based biopolymer drilling fluids have become quite widespread in the technology of oil and gas well construction. Much attention is paid to the methods of regulating the physical and mechanical properties of biopolymer systems. In particular, rheological properties of solutions based on xanthan gum are of great practical interest. The effectiveness of the use of polymers is determined by the amount of the main reagent and modifying additives necessary to impart the required properties to the washing liquid. Biopolymer water drilling fluids based on xanthan gum have shown their effectiveness in many regions of the Russian Federation. However, the evaluation of the effectiveness of the solutions is difficult due to the differences in the saleable products of the producing companies in solubility, swelling and composition, which affects the optimized performance of the drilling mud. The main aim: consideration of the differences in aqueous solutions of a number of samples of xanthan gum in terms of power dependence: K-coefficient of consistency and n-degree of deviation from the Newtonian flow regime of the study. Objects: rheology of aqueous solutions of several xanthan samples, both purely aqueous and based on aqueous brines of potassium chloride (KCl) and sodium (NaCl). Methods: instrumental methods for determining the parameters of drilling fluids according to SS 33213-2014; the difference in the parameters of the power rheological dependence was determined by comparing its indicators after measuring the viscosity of solutions on a viscometer with direct indications. Results. The influence of a fixed concentration of NaCl and KCl salts on the considered indicators of the power model is shown. A generalized optimization indicator is proposed for solutions obeying a power-law rheological law. The calculated dependence of the accuracy of approximation of experimental data by a power model, which showed acceptable accuracy, is presented