По назначению химические реагенты и материалы можно разделить на две большие группы: реагенты и материалы общего назначения и ре­агенты специального назначения. По химической природе реагенты де­лятся на неорганические (основания, соли) и органические (низкомолеку­лярные и высокомолекулярные, полимерные вещества различной химичес­кой природы).

Реагенты, и материалы общего назначения используются для приго­товления базового раствора, регулирования его структурно-реологических свойств и фильтрации. К ним относятся реагенты различного функцио­нального назначения.

1. Для регулирования рН обычно используют неорганические ве­щества; основания (каустическая сода NaOH, известь Са(ОН)₂, щелоч­ные (карбонат натрия Na₂CO₃) и кислые (бикарбонат натрия NаНСОз) соли, изменяющие концентрацию водородных ионов в растворе.

2. Структурообразующие коллоиды — материалы, придающие тиксо-тропные свойства раствору. Это неорганические коллоиды — глины (бен­тонит, палыгорскнт, асбест), а для растворов на нефтяной основе—

органофильные глины и бнтумы. В последние годы за рубежом в так называемых безглинистых растворах роль структурообразователя выпол­няют специальные органические полимеры из класса полисахаридов, в частности биополимер ХС, а также синтетические полимеры.

3. Понизители фильтрации — химические реагенты и материалы, снижающие отделение дисперсионной среды раствора при фильтрации через проницаемые пласты. В качестве понизителей фильтрации обычно используются неорганические и органические коллоиды. Неорганические коллоиды — бентонит; органические — природные и синтетические вы­сокомолекулярные полимеры различной химической природы, в частности:

гуматные реагенты — углещелочной реагент УЩР;

лигносульфонаты — конденсированная сульфит-спиртовая барда КССБ-1, КССБ-2, КССБ-4;

полисахариды — крахмал, декстран и эфиры целлюлозы (карбокси-метилцеллюлоза КМЦ, оксиэтилцеллюлоза ОЭЦ и др.);

акриловые полимеры — гидролизованные полиакрилонитрил (гипан, К-4), полиакриламид (РС-2), сополимеры метакриламида и метакриловой кислоты (метас), метилметакрилата и метакриловой кислоты (М-14).

4. Разжижители — химические реагенты, снижающие предельную прочность структуры, тиксотропию и повышающие подвижность раствора. Основные функции разжижителей — дефлокуляция, разрушение ассоциа­ций частиц глинистых минералов, блокирование за счет адсорбции ак­тивных участков на их. поверхности и создание мощных гидратных оболочек, отделяющих частицы на расстояния,. при которых силы при­тяжения уже не столь интенсивны. В качестве разжижителей использу­ются химические реагенты органической и неорганической природы, ко­торые по химическому составу можно разделить на следующие группы:

а) органические реагенты: гуматные — углещелочнбй реагент УЩР;

производные лигнина—активированные гидролизные лигнины (нитролигнин); лигносульфонаты и их производные (лигносульфонат кальция, феррохромлигносульфонат ФХЛС, хромлигносульфонат—окзил); разжи­жающим действием обладают КССБ-1, КССБ-2, КССБ-4; природные и синтетические таннины—экстракты танниносодержащих деревьев, поли­фенолы лесохимические ПФЛХ, синтаны;

б) неорганические реагенты: комплексные фосфаты — гексаметафосфат натрия (NaPO₃)₆, тринатрийфосфат Nа₃РО₄, триполифосфат натрия Na₅P₃O₁₀ и др.

Реагенты и материалы специального назначения служат для придания буровым растворам специальных свойств (ингибирующих, смазочных, эмульгирующих и др.) либо для устранения недостатков и повышения эффективности реагентов общего назначения (устранения ценообразова­ния, ферментативной и термической неустойчивости, агрессивного влия­ния поливалентных ионов, сероводорода и др.).

1. Ингибиторы сланцев и глинистых пород—реагенты, предотвращающие гидратацию, набухание и дезинтеграцию глинистых пород. Это неорганические электролиты—известь Са(ОН)₂, хлористый кальций СаСl₂, гипс CaSO_4, соль NaCl, хлористый калий КС1, алюмокалиевые квасцы KA1(SO₄)₂ х 12Н₂О, силикат натрия Na₂SiO₃. Наиболее эффективно эти добавки действуют в сочетании с высокомолекулярными полимерами (КМЦ, акриловымн полимерами), адсорбция которых на глине способствует более эффективному предотвращению ее гидратации и дезинтеграции.

2. Термостабилизирующие добавки — химические реагенты, предотвращающие загустевание, повышающие подвижность бурового раствора и улучшающие действие разжижителей при высоких температурах, а также антиоксиданты — вещества, замедляющие термоокислительную деструкцию. В качестве термостабилизирующих реагентов используются анионные соединения хрома (хроматы и бихроматы натрия или калия Na₂CrO₄, K₂CrО₄, Na₂Cr₂O₇ и К₂Сг₂ О₇), а в качестве антиокислителя— ароматические амины (анилин), алкилфенолы (фенолы эстонских слан­цев), аминоспирты (этаноламин), а также природные вещества, содер­жащие окси- и аминопроизводные ароматических соединений (древесный деготь, окисленные гуматы).

3. Смазочные добавки уменьшают коэффициент трения и придают буровому раствору смазочные свойства при высоких давлениях. Они служат для предупреждения прихватов, уменьшения крутящего момента и увеличения мощности, передаваемой на долото, а также для повышения износостойкости опор долота. Для этой цели используют нефть, графит, а также окисленный петролатум СМАД-1, гудроны от переработки расти­тельных масел СГ-1, ФК-2000, Глитал.

4. Поверхностно-активные вещества (ПАВ)—вещества, снижающие поверхностное натяжение на границе раздела фаз (жидкость—жидкость, жидкость—газ, жидкость—твердое тело). Их применяют для качест­венного вскрытия продуктивных пластов. К таким добавкам относятся водорастворимые ПАВ ионогенного типа (анионоактивные)-сульфонол, сульфонатриевые соли сланцевых смол СНС, неионогенные—ОП-10 УФЭ₈, а также комплексные композиционные- ПКД-515. 

5. Эмульгаторы служат для образования однородной смеси двух не-смешивающихся жидкостей и предотвращения коалесценции эмульгаруе-мой (дисперсной) фазы. Основная область применения эмульгаторов— эмульсионные растворы. Обычно большинство реагентов (УЩР, ССБ, КССБ, окзил, крахмал, М-14, глинистая фаза)—хорошие эмульгаторы прямых эмульсий. Кроме того, применяются водорастворимые ПАВ ионогенного типа (сульфонол) и неионогенные ПАВ (ОП-10).

6. Пеногасители предназначены для предупреждения и ликвидации вспенивания, вызываемого некоторыми реагентами, которые используют для химической обработки буровых растворов, например ССБ, КССБ, нитролигнин, окзил, феррохромлигносульфонат или ПАВ, в частности сульфонол. Наиболее широко распространены следующие пеногасители:

сивушное масло, соапсток, кальциевый мылонафт, полиметилсилоксано-вые жидкости ПМС, синтетические жирные спирты, окисленный петро­латум, стеарат алюминия, резиновая или полиэтиленовая крошка в ди­зельном топливе (PC и ПЭС).

Свойства и эффективность пеногасителей, используемых в бурении, приведены в приложении.

7. Бактерициды (антисептики)—добавки, служащие для предотвра­щения ферментативного разложения реагентов. Обычно для этой цели используют вещества как неорганической природы (каустическая сода, NaOH, известь Са(ОН)₂, соль NaCI), так и органической (формальдегид, фенол).

8. Реагенты для связывания ионов кальция и магния служат для предохранения бурового раствора, обработанного реагентами, несовместимыми с поливалентными катионами, от загрязнения ангидритом, гипсом и другими солями кальция или магния. В качестве этих реагентов используют неорганические соли и основания, образующие с поливалентными катионами нерастворимые или малорастворимые соединения, такие как кальцинированная сода (карбонат натрия Na₂СО₃), бикарбонат натрия NaHCO₃, полифосфаты и каустическая сода NaOH.

9. Ингибиторы коррозии — вещества, замедляющие или предотвращающие коррозию бурового оборудования. Для предотвращения коррозии в буровые растворы, а также в воздух или газ, если бурение ведется с промывкой этими агентами, добавляют неорганические реагенты:

основания (известь Са(ОН)₂, каустическую соду NaOH) и соли (сульфит натрия Nа₂SОз, карбонат цинка ZnCO₃, а в случае соленасыщенных растворов—хромат натрия Na₂CrО₄).

10. Реагенты, связывающие сероводород, это карбонат цинка ZnСОз, железистые утяжелители и щелочные добавки, например каустическая сода NaOH.

11. Флокулянты—полимерные вещества, способствующие флокуля-ции твердых частиц с последующим выделением их в осадок. В ка­честве флокулянтов используют частично гидролизованный полиакриламид, сополимеры метакриловой кислоты с метакриламидом (метас) и метилметакрилатом (М-14) и др.

12. Пенообразователи—ПАВ, образующие пену в присутствии воды. Обычно их применяют при разбуриванин водоносных горизонтов с продувкой забоя воздухом или газом. В качестве пенообразователей могут быть использованы жирные кислоты (пальматиновая, стеариновая) и их щелочные соли, а также алкиларилсульфонаты сульфонол) и другие ПАВ.                 

13. Закупоривающие материалы служат для предотвращения погло­щения бурового раствора в сильнопроницаемые, трещиноватые или ка­вернозные пласты. В качестве закупоривающих добавок используются различные материалы: волокнистые (древесные опилки, хлопковая ше­луха, измельченная кора деревьев, синтетические и животные волокна);

чешуйчатые (слюда, целлофан); зернистые (скорлупа грецких орехов, из­мельченная пластмасса, резиновая крошка, размельченный асфальт и др.).

П р и л о ж е н и е