РАСТВОР ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ ФИЛЬТРОВ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН
WATER WELL FILTER REGENERATION SOLUTION

3
3
4
Изобретение относится к области геологоразведочного бурения, в частности восстановления дебита гидрогеологических скважин, снизивших его через некоторое время работы вследствие выпадения на поверхность фильтра содержащихся в воде солей (СаСО, MgCO, CaSO).
Известна регенерация фильтров путем механического удаления фильтрационной корки или с помощью кислот, щелочей и т.д., т.е. химические способы [см. В.М.Гаврилко, B.C.Алексеев. Фильтры буровых скважин, 2-изд. перераб. и доп. - М.: Недра, 1976 г.].
Недостатком является сравнительно низкая степень очистки фильтров.
Известен кислотный состав для обработки терригенных коллекторов (Патент РФ №2337126), содержащий в мас.%: фторид аммония 18,5-27,75, или бифторид аммония 14,25-28,5, или бифторид-фторид аммония 17,0-29,75, сульфаминовую кислоту в эквимолекулярном количестве, водорастворимый полимер 0,3-5,0, высокодисперсный гидрофобный материал 0,1-3,0, комплексен 0,01-3,0, утяжелитель - остальное.
К недостаткам данных веществ относится их высокая стоимость, высокая коррозионная активность, слабая активность по отношению к карбонатным отложениям, низкая степень очистки фильтра гидрогеологических скважин.
Известно, что отложения этих солей хорошо растворяются кислотой или смесями минеральных кислот - азотной и фосфорной, но при этом происходит значительная коррозия металла. Азотная кислота берется концентрированной, что связано с определенной степенью опасности, растворение солей происходит медленно и не до конца. Поэтому в практике гидрогеологических работ по регенерации фильтров, как правило, применяют более слабые органические кислоты (адипиновую, лимонную, сульфаминовую, этилендиаминтетрауксусную и т.д.).
Известен раствор - Патент РФ №2213069, взятый за прототип, имеющий в своем составе следующие компоненты, мас.%:
Сульфаминовая кислота
85-90
Аммоний хлористый
8-10
Тиомочевина
0,5-1,0 (ингибитор коррозии)
Нитрилотриметилфосфоновая кислота
1,0-4,5% (ингибитор коррозии)
К недостаткам данного состава раствора относится: высокая стоимость, высокая коррозионная активность, т.к. ингибитор коррозии тиомочевина и нитрилотриметилфосфоновая кислота не обладают высоким защитным эффектом по отношению к стали, медным и латунным сплавам, слабая активность по отношению к карбонатным отложениям, низкая степень очистки фильтра гидрогеологических скважин, присутствие солей аммония в растворе является губительным для флоры и фауны.
Задачей изобретения является создание нового раствора с высокой степенью очистки фильтров гидрогеологических скважин.
Указанная задача достигается тем, что раствор для регенерации фильтров гидрогеологических скважин содержит сульфаминовую кислоту и ингибитор коррозии, причем раствор дополнительно содержит трихлоруксусную кислоту, и поверхностно-активное вещество ОП-10, а в качестве ингибитора коррозии используют ингибитор коррозии КПИ-19, при следующих соотношениях компонентов в мас.%:
Трихлоруксусная кислота
10-17
Сульфаминовая кислота
8-11
Ингибитор коррозии КПИ-19
0,3-0,5
Поверхностно-активнее вещество - ОП-10
0,5-1,0
Вода
остальное
3
3
4
Предложенный раствор наряду с защитой от коррозии разрушает кристаллы солей СаСО, MgCO, CaSO и предотвращает образование кристаллических структур солей вторично.
Заявляемый раствор является менее агрессивным по отношению к металлам, т.к. содержит трихлоруксусную кислоту (которая обладает антисептической активностью), концентрация химических реагентов в 2-3 раза меньше, чем у известных аналогов. За счет оригинального подбора химических реагентов удалось добиться синергетического эффекта раствора, т.е. каждый последующий химреагент (трихлоруксусная кислота, сульфаминовая кислота) усиливает растворимость отложений солей на фильтрующей поверхности фильтра.
Технология регенерации фильтров гидрогеологических скважин заключается в следующем: полученный путем смешения комплексный сухокислотный реагент растворяют в воде и перемешивают в растворомешалке, добавляя ингибитор и ПАВ. После этого с помощью бурового насоса прокачивают раствор через гидроерш, спущенный во внутрь фильтра, при этом гидроерш перемещается на бурильных трубах с помощью лебедки бурового станка вверх-вниз, по всей длине фильтра.
В механизме синергетического эффекта подтверждена лабораторными опытами составляющая доля действия каждого реагента, обозначенная как:
3
1. Трихлоруксусная кислота (ССlСООН) - бесцветные гигроскопические кристаллы, продукт органического синтеза получают путем окисления хлораля, легко растворяется в воде.
2
2
3
2
4
2. Сульфаминовая кислота (NHSOOH) - бесцветные кристаллы ромбической сингонии, получают взаимодействием мочевины с SO и HSO, легко растворяется в воде. Обладает значительно меньшей коррозионной активностью, чем соляная и серная кислоты.
3. Ингибитор коррозии (КПИ-19) обладает высоким защитным эффектом по отношению к стали, медным и латунным сплавам. Это особенно актуально учитывая то, что чаще всего обсадная колонна стальная, а сетка латунная или стальная. КИИ-19 защищает стали и их сплавы от травления в растворах различных кислот.
4. Поверхностно-активное вещество (ОП-10) уменьшает поверхностное натяжение на границе фильтрующая поверхность фильтра - отложение солей, улучшает разрушение карбонатных отложений на поверхности фильтра.
Реакция кислот с отложениями солей на поверхности фильтра протекает следующим образом:
2
3
Сульфаминовая кислота NНSOН
3
2
3
2
3
2
2
2+
СаСО+NНSOН→Са+NHSO+СО↑+HO
3
2
3
2
3
2
2
2+
MgCO+NHSOH→Mg+NHSO+CO↑+HO
4
2
3
2
3
2
2
2+
CaSO+NНSOН→Ca+NHSO+HS↑+НО
3
Трихлоруксусная кислота ССlСООН
3
3
3
2
2
2
СаСО+2ССlСООН→[ССlСОО]Са+↑CO+НО
3
3
3
2
2
2
MgCO+2ССlСООН→[CClCOO]Mg+↑СO+НO
4
3
3
2
2
2
CaSO+2ССlСООН→[ССlСОО]Са+↑HS+НO
Продукты реакции не являются экологически вредными для окружающей среды, фильтр полностью очищается и готов к работе.
Выполненные лабораторные исследования (табл.1) подтвердили высокую растворяющую способность раствора, причем наилучшие результаты получены, когда концентрация составляет:
Трихлоруксусная кислота
15% (опыт №6)
Сульфаминовая кислота
10% (опыт №6)
Ингибитор коррозии КПИ-19
0,4% (опыт №6)
Поверхностно-активнее вещество - ОП-10
0,7% (опыт №6)
Вода
остальное
Таблица 1
Растворяющая способность растворов
Наименование кислот
Состав сухокислотного реагента, мас., %
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Трихлоруксусная
5
5
5
10
10
15
16
18
17
Сульфаминовая
7
8
10
10
10
10
11
11
12
Время возд-я р-ра на кольматант, мин:
Растворение кольматанта, г
5
4,9
4,7
3,9
4,1
4,2
5,5
5,3
4,7
6,2
10
6,1
6,2
5,2
5,8
5,9
7,6
6,9
5,7
7,4
15
6,9
6,8
5,9
6,6
6,7
8,3
7,7
6,3
8,1
20
7,5
7,3
6,6
7,4
7,3
8,6
8,3
6,9
8,5
30
8,1
7,7
7,1
7,7
7,7
8,8
9,0
7,5
8,7
45
8,9
8,6
7,6
8,7
8,6
9,5
9,5
7,8
9,2
В каждом из девяти опытов концентрация КПИ-19 изменялась от 0,3% до 0,5%, а концентрация ОП-10 изменялась от 0,5% до 1,0%.
Таким образом наилучший синергетический эффект получен при выполнении опыта №6, что позволило с 1 метра сетчатого фильтра диаметром 40 мм растворить за 45 мин 9,5 г кольматанта, то есть фильтр очистился полностью.
Проведенные исследования позволяют утверждать, что время растворения кольматента на поверхности фильтра в количестве 45 мин является оптимальным и может быть рекомендовано к внедрению на скважинах, требующих выполнения работ по регенерации.