Том 335 № 11 (2024)

DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2024/11/4558

Оптимизация реологических характеристик растворов на основе ксантана для обработки промывочной жидкости

Актуальность. В пределах выделенных концентраций ксантана и солей показана оптимизация реологических показателей псевдопластичной жидкости, предназначенной для загущения бурового раствора. Для этого предложено из полной реологической кривой выделение участка разжижения жидкости, по которому определяется параметр нелинейности. Поставленный полный факторный эксперимент позволяет конкретизировать зависимость реологической нелинейности от концентрации ингредиентов. Постановка полного факторного эксперимента дает возможность качественно оценивать различные торговые марки биополимеров. На основе показателей нелинейности предложен показатель оптимизации выносной способности буровых растворов. Используемые параметры приведенной и характеристической вязкостей растворов могут стать качественной и количественной оценкой проектируемых составов буровых растворов. Множественность торговых марок ксантановых камедей предопределяет их качественное разнообразие. Выбор камеди для загущения буровых растворов не формализован. В статье предложен один из вариантов выбора. Цель. В рамках модели Оствальда де Вейля оценка реологических характеристик водных растворов ксантановой камеди торговой марки DUO-VIS в присутствии хлоридов Na и K при повышенной концентрации ксантана и солей, а также анализ влияния состояния дисперсной фазы раствора-загустителя на его реологические характеристики. Методы. Инструментальные методы определения параметров буровых растворов по ГОСТ 33213-2014, математическое моделирование с помощью полного факторного эксперимента. Результаты и выводы. На примере раствора ксантана торговой марки DOU-VIS, используемого в качестве загустителя буровых растворов, показана S-образная форма профилей вязкости растворов ксантановых загустителей. Рассмотрен пример выделения участка кривой вязкости с уменьшающейся вязкостью и аппроксимации его степенной зависимостью. Показано с помощью полного факторного эксперимента влияние биополимера и хлорида калия (в рамках их выделенных концентраций) на параметры степенной зависимости, используемой в качестве аппроксимируемой кривой вязкости. Приведено распределение параметра оптимизации, представляющего собой отношение коэффициента консистенции к показателю нелинейности, в пределах изменения концентраций биополимера и KCl. Показан пример расчета объемной доли макромолекул биополимера в растворе, и представлено применение приведенной и характеристической вязкостей для оценки растворов в масштабе частиц суспензии.

Ключевые слова:

биополимерные буровые растворы, ксантановая камедь, коэффициент консистенции, вязкостные свойства, степенной реологический закон

Авторы:

Анатолий Иванович Ламбин

Елена Владимировна Аверкина

Скачать pdf