|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Активация полимеровАктивацию синтетических полимеров производят путем полимераналогичных превращений. Он основан на замене малоактивных функциональных групп на более активные (содержащие большее количество атомов кислорода или других высокомолекулярных атомов). Чаще всего этот способ осуществляют путем гидролиза функциональных групп полимеров (сложных эфиров). Гидролиз органических соединений обычно проводят в присутствии кислот или щелочей при подогревании. Наиболее эффективно гидролизу подвергаются связи углерода с высокополярными (имеющими высокую электроотрицательность) атомами кислорода, азота, галогенов:
RCI + H2O ↔ ROH + HCI RCOOR1 + H2O ↔ RCOOH + ROH RCN + H2O ↔ RCOOH + NH3 Гидролиз функциональных групп полимеров сложных эфиров – это реакция, обратная реакции этерефикации органических кислот спиртами (подобной реакции нейтрализации кислот щелочами). Например, путем этерификации полиакриловой кислоты нашатырным спиртом получат азотсодержащие производные полиакриловой кислоты: полиакриламид, полиакрилнитрил, и т.д.(см. стр.85) Активацию природных полимеров проводят путем прививки активных функциональных групп.(см. стр. 85) [C6H7O2(OH)3]n + NaOH = [C6H7O2(OH)2ONa]n + H2O 2.Затем готовят анионоактивную функциональную группу с легкодиссоции- рующим в растворе одновалентным анионом: 2СH3СООН + С12 =2СIСН2СООН+Н2; СН3ОН+НСI=СН3С1+Н2О 3.Смешивают продукты реакций и получают полимер с привитой функциональной группой. Таким образом получают КМЦ, ММЦ и другие полимеры:
[C6H7O2(OH)2ONa] + СIСН2СООН= [C6H7O2(OH)2]OCH2COOH + NaCl [C6H7O2(OH)2ONa] + СIСН3=[C6H7O2(OH)2]OCH3 + NaCl
Высота столбика жидкости в капилляре определяется прочностью структур раствора электролита. Прочность структуры раствора зависит как от диаметра капилляра, так и типа и количества электролита в растворе. Зависимость прочности структуры раствора в капилляре от типа электро- лита и разности потенциала на электродах показана на рис.4.3, построенном по материалам Липпмана. Из графика видно, что с увеличением полярности среды (электроотрицательности анионов) как при отсутствии (φ= 0), так и при наличии разности потенциала на электродах прочность структуры возрастает. Наибольшей прочностью обладает структура раствора электролитов, имеющего полярные анионы. По исследованиям Липпмана величины поверхностного натяжения растворов электролитов с анионами , , приближаются к величине поверхностного натяжения ртути. Точки их нулевого заряда (максимальное значение σ) почти совпадают с точкой нулевого заряда ртути. С увеличением полярности (количества атомов кислорода) и концентрации анионов электролита степень их активности и толщина сольватного слоя увеличиваются. Так, при концентрации Н2SO4 до 40 % вся вода переходит в связанное состояние, о чём говорит понижение температуры замерзания раствора до -78°С. Механизм увеличения прочности структуры промывочных жидкостей под воздействием раствора солей с активными полярными анионами можно представить следующим образом. При введении в буровой раствор электролитов их катионы под воздействием отрицательного заряда частиц твердой фазы адсорбируются на их поверхности, образуя двойной электрический слой. Сила взаимодействия катионов с поверхностью частиц весьма существенна. Далее за адсорбированным слоем катионов в области диффузионного слоя располагается полярные группы анионов. Благодаря их высокой полярности увеличивается сила взаимодействия молекул воды с полярными группами и полярных групп с катионами адсорбированного слоя, что и ведет к увеличению прочности структуры бурового раствора в целом. На увеличение прочности структуры промывочной жидкости полярными анионами существенное влияние оказывает валентность металла (металлоида) и его комплексообразующая способность. Введение в глинистый раствор анионов с сильными поливалентными металлами (металлоидами , и т.д.) приводит к "сшиванию" глинистых частиц и резкому повышению прочности структуры. Например, при введении в глинистый раствор 1% соли Na2Cr2O7 за счет сшивания глинистых частиц анионами коллоидальность глин понизилась в три раза. В практике бурения структурирование с помощью анионоактивных электролитов находят широкое распространение. За счет введения анионоактивных электролитов повышается не только прочность структуры, но и термостойкость полимеров. В результате обработки КМЦ сульфидом натрия получают солестойкий полимер карбосульфид, силикатом натрия - карбоксил и т.д. В результате обработки лигнина щелочью получают полимер ЩАГЛ, азотной кислотой - нитролигнин, серной кислотой - сунил, кальцинированной содой -игетан. При обработке ССБ щелочью получают НСЩ, хромпиком - окзил. сернокислым железом и хромпиком - ФХЛС. При обработке гипана Na3PO4 получают реагент К - 7, Nа2SО4 - К-10, Nа2СОз – КШП. При обработке ГПАА Nа3P3O10 получают РC-2, Na2CO3 – PC-4, Na4P2O7 – ГПАА-К и т.д. Особый интерес из анионоактивных электролитов представляют электролиты - окислители, в первую очередь хроматы и бихроматы, реже соединения железа, кобальта, никеля, марганца. Теоретический анализ структуры ряда применяющихся в буровой практике полимеров [34] (КССБ, ПАА, гипана, КМЦ и т.д.) показывает, что они способны под воздействием этих окислителей вступать в реакции макроаналогичных превращений и образовывать термореактивные сетки. Процесс макроаналогичных превращений можно разбить на три этапа: 1) инициирование (окисление) макромолекулы -R-С-0-N-Н2; 2) восстановление хромат-иона (Сr6+® Сr3+); 3) комплексообразование - сшивание линейных инициированных макромолекул в пространственные сетки:
Простейшим способом образования такой структуры являются рецептуры хромлигносульфонатной тампонирующей смеси, разработанные Днепропетровским отделением ИМР [35]. Они представляют водные растворы ССБ, отверждаемые бихроматом натрия. В качестве наполнителя рекомендуется использовать глину и песок. Предел прочности отвержденных образцов при сжатии – З МПа. Исследованиями ПГО "Южгеология" установлено, что наибольший эффект структурирования ПАА бихроматом калия достигается при добавлении восстановителя (гипосульфата натрия) и щавелевой кислоты в соотношении; ППА: бихромат калия: гипосульфит натрия: щавелевая кислота = 1:0,75-1;0,6:0,1 - 0,3. Содержание ПАА в тампонажной смеси - 0,75 – 1%. Гипановые студни получают при температуре не менее 90°С в щелочной среде при окислении бихроматом аммония и восстановления гипосульфитом натрия в соотношении: бихромат аммония: гипосульфит натрия: едкий натр = 1:0,7-1,0:0,5-0,7:0,4-0,45. Сшитая гипановая структура имеет высокую гидротермальную устойчивость (свыше 200оС при давлении 30 МПа) и достаточную прочность (для 7%-ых гелей - 1,4 МПа).
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.006 сек.) |