CC BY
23
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №03-3/2017 2410-700Х
Д^ = УН — У45_4Р , Ау2 = 2уН — У45_65 по (1)и (2) показывают, что порог гиперкомбинационного рассеяния (Gl « 30) практически совпадает с экспериментальным значение IКР = 12 МВт/см2.
При дальнейшем увеличении давления паров на перестраиваемое ИК излучение накладывается более мощное не перестраиваемое вынужденное ИК излучение на переходе 6Бу2 — 5Ру2 и перестраиваемое по
частоте ИК соответствующее четырехфонной параметрической суперлюминесценции
[3, 4].
Список использованной литературы
1..Бахрамов С.А., Тартаковский Г.Х., Хабибуллаев П.К. Нелинейные резонансные процессы и преобразование частоты в газах / Ташкент, «ФАН», 1981. - 160 с.
2.Бахрамов С.А. , Кирин И.Г., Тартаковский Г.Х., Хабибуллаев П.К. Нелинейная оптика. Труды VI Вавиловской конференции ч. 1. Новосибирск, 1979. с.153-156.
3. Бахрамов С.А., Илькова Л.Ш., Кирин И.Г., Хабибуллаев П.К. ИК лазеры на парах металлов // Тезисы докладов на II Всесоюзной конференции «Оптика лазеров» (Ленинград, 4-6 января) 1980, - С.110.
4.Бахрамов С.А.,., Кирин И.Г., Хабибуллаев П.К., Четырехфотонная параметрическая суперлюминесценция в парах калия. / Доклады Академии наук УзССР. -1980, N6. - С27-28.
© Кирин И.Г., 2017
УДК 622.244.49.001.5
Кондрашев О.Ф.,
д.т.н., профессор, УГНТУ, г. Уфа,Российская Федерация
МЕЖФАЗНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
БУРОВЫХ РАСТВОРОВ
Аннотация
Установлено, что в пористой среде полимерные растворы проявляют физические свойства (сдвиговая упругость, повышенная вязкость), не обнаруживаемые средствами стандартной реометрии. Структурирование поровой жидкости осуществляется двумерными структурами с аномальными структурно-механическими свойствами - граничными слоями. Показана возможность регулирования динамики структурообразования и прочности возникающих надмолекулярных структур с помощью функциональных добавок - ингибиторов, утяжелителей и т.п.
Ключевые слова
Межфазное взаимодействие, граничные слои, пористая среда, структурно-механические свойства и кольматация, интерполиэлектролитное взаимодействие.
Широкое применение полимерных буровых растворов в нефтегазодобыче связано с их уникальными реологическими свойствами, отвечающими самым жестким требованиям современных технологий. Вместе с тем, потенциальные возможности высокомолекулярных систем не могут быть в полной мере реализованы средствами стандартной реометрии буровых растворов, апробированной на низкомолекулярных вязкопластичных растворах предыдущего поколения и не дающей достаточной информации о вязкоупругих свойствах подобных жидкостей в объеме и пористой среде [1, с. 19].
Современные растворы на полимерной основе представляют собой сложную дисперсную систему из низко- и высокомолекулярных полиэлектролитов, ПАВ, обеспечивающих их функциональные свойства (фильтрационные, флотационные, ингибирующие, изолирующие и т.п.), которые, помимо своего прямого
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №03-3/2017 ISSN 2410-700Х_
назначения, влияют на адгезионное и когезионное взаимодействие в системе раствор - пористая среда и на характеристики системы в целом.
Примером могут служить результаты специальных исследований ряда биополимерных растворов, особенностью которых является применение стандартной и авторской [2, с. 25; 3, с. 36] методик. Объектами изучения служили образцы безглинистых полисахаридных буровых растворов, отличающихся содержанием биополимера, ингибиторов - минеральных солей и полиэтиленгликоля (ПЭГ), смазочной добавоки и нефти, а также утяжелителя - карбоната кальция (таблица).
Последняя позволяет измерять толщины граничных слоев, формируемых высокомолекулярной жидкостью на породообразующих минералах, ее структурно-механические показатели в порах, характерных для продуктивных коллекторов.
Таблица
Состав и свойства полисахаридных растворов
Образец бурового раствора Рецептура растворов, % Стандартные показатели растворов
Крахмал (Фито-РК) Биополимер ПЭГ Смазочная добавка Нефть СаСО3 KCl MgCl2 мПас n
1 2 0.25 - 0.5 - 3 - - 16,4 0,485
2 2 0.25 3 0.5 - - 3 - 21,2 0,536
3 2 0.4 3 0.5 - - 3 - 14,4 0,453
4 3 0.4 - - 8 3 3 5 17,3 0,451
Применение указанной методики для технологических жидкостей, эксплуатируемых в подземных условиях, физически оправдано, поскольку на границе с твердым телом жидкость, приобретая свойства соседних фаз, образует граничные слои - двумерные образования с аномальными физическими свойствами [4, с. 11]. Их толщина может достигать десятков мкм [4, с. 12], что соизмеримо с характерными размерами поровых каналов продуктивных коллекторов. Перекрытие граничными слоями порового объема существенно изменяет подземную гидродинамику, приводя к структурно-механической кольматации порового пространства [1, с. 20; 2, с. 45].
По данным стандартных измерений, как следует из табличных данных, тестируемые образцы проявляют слабые неньютоновские свойства. Некоторая аномалия, наблюдаемая для первого образца раствора (синхронное повышение пластической вязкости и показателя неньютоновских свойств) вызвана не с простым загущением системы, а структурными изменениями, связанными усилением интерполиэлектролитного взаимодействия в присутствии ионов калия. В соответствие с [5,с. 211], последние, подавляя электростатическое отталкивание анионных боковых групп биополимера, инициируют сворачивание макромолекул в клубки - конформации характерные для вязкоупругих систем.
С этих позиций становится понятным снижение величины рассматриваемых показателей в образце с большим содержанием биополимера; здесь превалирует эффект вязкого загущения из-за частичного снижения интенсивности электростатического взаимодействия макромолекул и преимущественно их линейной конформации.
По данным микрореологических (в масштабе поры) измерений (рис. 1, 2) все образцы растворов в этих условиях проявляют выраженные упругие свойства, нехарактерные для жидкости в обычном состоянии. Это однозначно указывает на наличие граничных слоев, соизмеримых с размерами измерительной ячейки экспериментальной установки, и эффекта структурно-механической кольматации. Кинетика этого процесса определяется размерами и подвижностью структурных элементов, силовым полем
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №03-3/2017 ISSN 2410-700Х
твердого тела и его интенсивностью.
В первом случае (рис. 1, кривая 1), достаточно высокая подвижность клубков макромолекул обеспечивает интенсивный массоперенос к границе раздела и быстрое формирование граничного слоя, структурирующего далее весь объем жидкости. В другом образце (кривая 2), меньшая подвижность линейных кинетических элементов удлиняет этот процесс, а наличие дополнительных центров структурообразования из минеральных частиц утяжелителя увеличивает ее прочность.
Другие данные (рис. 2) подтверждают известный факт влияния количества и валентности катионов на интенсивность интерполиэлектролитного взаимодействия [5, с. 216]. Более высокое содержание их, в том числе и двухвалентных, в данном растворе (кривая 1), компенсируя электростатическое отталкивание анионных групп биополимера, усиливает тем самым дальнодействие поверхностных сил и аномальные свойства жидкости. В сравниваемом образце (кривая 2) структурирующие эффекты менее выражены, поскольку, помимо меньшего количества противоионов, наличие полиэтиленгликолей в соответствие с [7, с. 186] снижает эффективность их компенсирующего действия.
Представленные данные указывают на необходимость системного подхода при разработке технологических жидкостей, применения новых методик исследования, коллективные взаимодействия в системе жидкость-порода и дающих возможность более полно и обоснованно использовать уникальные свойства высокомолекулярных растворов. Принципиальна важна и информация о кинетических аспектах формирования надмолекулярных структур в поровом пространстве, необходимая для научно-обоснованного прогнозирования фильтрации подобных жидкостей в пористой среде, создания изолирующих экранов при водоизоляции призабойной зоны или ограничения массопереноса шлама за ее пределы.
Список использованной литературы
1. Кондрашев О.Ф Физико - химическая механика безглинистых буровых растворов //Изв. Вузов. Сер. Нефть и газ. 2006. № 4. С. 18-24.
2. Кондрашев О.Ф., Шарипов А.У. Модификация структурно-механических свойств полимеров в пористой среде. М.: Геоинформак, 2000. 56 с.
3. Б.А. Андресон, Р.М. Гилязов, Н.З. Гибадуллин, О.Ф. Кондрашев. Физико-химические основы применения безглинистых полисахаридных растворов для заканчивания скважин. Уфа, Монография, 2004. 250 с.
4. Вакула В.Л., Притыкин Л.М. Физическая химия адгезии полимеров. - М.: Химия, 1984. 224 с.
5. Виноградов В.Г., Малкин А.Я. Реология полимеров.- М.: Химия, 1977. 440 с.
6. Плетнев М.Ю. О природе взаимодействия в растворе смесей неионогенных и анионных ПАВ//Коллоидн. журн. 1987, т. XLIX, № 1. С. 184-187.
© Кондрашев О.Ф. , 2017
