Раствор для регенерации фильтров гидрогеологических скважин
SOLUTION FOR REGENERATION OF FILTERS OF HYDRO-GEOLOGICAL WELLS

3
3
4
Изобретение относится к области геологоразведочного бурения, в частности, восстановления дебита гидрогеологических скважин, снизивших его через некоторое время работы, вследствии выпадения на поверхность фильтра содержащихся в воде солей СаСО, MgCO, CaSO.
Известны способы регенерации фильтров путем механического удаления реагентных, импульсных, импульсно-реагентных методов (см. В.М. Гавриленко, B.C. Алексеев «Фильтры буровых скважин». Изд. 4, переработанное и дополненное. Ростов-на-Дону, «Феникс», 2017 год, с. 367. К недостаткам этих способов относятся сравнительно низкая степень очистки фильтров.
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, и др.).
Из известных химических составов для регенерации фильтров наиболее близким к заявленным является антинакипин. Патент РФ №22213069 от 01.08.2001, МПК CO2F 5/14, имеющий в своем составе следующие компоненты, мас. %
- Сульфаминовая кислота - 85-90;
- Аммоний хлористый - 8-10;
- Тиомочевина - 0,51-1,0 (ингибитор коррозии);
- Нитрилотриметилфосфоноваякислота - 1,0-4,5 (ингибитор коррозии).
К недостаткам данного состава антинакипина относятся: Высокая стоимость, высокая коррозионная активность, (ингибитор коррозии тиомочевина не обладает высоким защитным эффектом по отношении к стали и медным, 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.
Известен также реагент для регенерации фильтров гидрогеологических скважин, принятый за прототип (патент РФ №2482153 от 13.09.2011 г.), имеющий в своем составе следующие компоненты:
- трихлоруксусная кислота 15-20%;
сульфаминовая кислота 8-10%;
- ингибитор коррозии КПИ-19 - 0,5-1%;
- ПАВ - ОП10 0,1-0,5%;
- вода - остальное.
К недостаткам данного раствора относится: слабая активность по отношению к карбонатным породам, низкая степень очистки фильтра гидрогеологических скважин.
Технической задачей изобретения является получение синергетического эффекта и создание реагента с высокой растворимостью кольматанта и с наименьшим воздействием на фильтр.
Достигается поставленная задача за счет того, что в реагент для регенерации фильтров гидрогеологических скважин, содержащий сульфаминовую кислоту, трихлоруксусную кислоту, ингибитор коррозии КПИ-19, поверхностно-активное вещество - ПАВ ОП10 и воду при следующем соотношении компонентов, масс, %:
трихлоруксусная кислота - 10-15,
сульфаминовая кислота - 8-10,
ингибитор коррозии КПИ-19 - 0,3-0,5,
поверхностно-активное вещество ПАВ ОП10 - 0,5-1,0,
вода - остальное,
вводят дополнительно:
триполифосфат натрия - 8-12,
адипиновую кислоту 8-12.
3
4
3
4
Предложенные реагенты наряду с защитой от коррозии разрушают кристаллы солей СаСОз, MgCO, CaSO и предотвращает образование кристаллических структур солей СаСОз, MgCO, CaSO.
За счет предложенного состава химических реагентов удалось добиться синергетического эффекта, то есть каждый последующий реагент усиливает растворимость отложений солей на фильтрующей поверхности фильтра. Технология регенерации фильтров гидрогеологических скважин заключается в следующем: смешивают сухокислотные компоненты:триполифосфат натрия, сульфаминовую, трихлоруксусную и адипиновую кислоты, полученную смесь растворяют в воде и перемешивают в растворомешалке, добавляя ингибитор коррозии и поверхностно-активное вещество ОП10.
После этого с помощью бурового насоса прокачивают полученный раствор через гидроерш, спущенный внутрь фильтра, при этом гидроерш перемещается на бурильных трубах, с помощью лебедки бурового станка, вверх - вниз по всей длине фильтра. Тонкие струи раствора размывают кольматант изнутри и он выносится потоком промывочного раствора на поверхность.
С целью подтверждения эффективности предлагаемого раствора в лабораторных условиях было выполнено растворение образцов закальматированного фильтра в течении оптимального времени - 45 минут. Результаты приведены в таблице 1.
В механизме синергетического эффекта подтверждена лабораторными опытами составляющая доля действия каждого реагента.
3
1. Трихлоруксуснаякислота-СС1СООН-бесцветные гигроскопическое кристаллы, продукт органического синтеза, получают путем окисления хлораля, легко растворяется в воде).
2
3
3
4
2. Сульфаминовая кислота NHSOH - бесцветные кристаллы ромбической сингонии, получают взаимодействием мочевины с SOHSO, легко растворяется в воде. Обладает значительной меньшей коррозионной активностью, чем соляная и серная кислота.
3. Ингибитор коррозии КПИ-19 -комбинированный ингибитор, содержащий соли замещенного аммония, бромистые органические соединения. Представляет собой вязкую жидкость желто-зеленого цвета с характерным запахом, растворимую в воде, минеральных и органических кислотах, органических растворителях.
4. Поверхностно - активное вещество ПАВ ОП10 уменьшает поверхностное натяжение на границе фильтрующей поверхности фильтра, уменьшает отложение солей, улучшает разрушение карбонатных отложений на поверхности фильтра.
5
3
10
5. Триполифосфат натрия - NaPO - порошок белого цвета, хорошо растворимый в воде и кислотах.
2
4
6. Адипиновая кислота НООС(СН)СООН - белый порошок, получают главным образом двухстадийным окислением циклогексана, который легко растворяется в воде.
Реакция с отложением солей на поверхности фильтра происходит следующим образом:
2
3
Сульфаминовая кислота NHSOH
3
2
3
2
3
2
2
2+
CaCO+NHS0H→CaNHS0+↑C0+Н0
3
2
3
2
3
2
2
2+
MgC0+NHS0H→Mg+NHS0+↑C0+H0
4
2
3
2
3
2
2
2+
CaCO+NHS0H→Ca+NHS0+HS↑+Н0
3
Трихлоруксусная кислота CClCOOH
3
2
2
2+
СаСОз+СС1СООН→Са+С1+↑С0+Н0
3
3
2
2
2+
MgC0+CClCOOH→Mg+С1+↑С0+Н0
4
2
3
3
2
2
2
CaC0+NHS0H→[CClCOO]Ca+HS↑+H0
2
4
Адипиновая кислота HOOC(CH)COOH
2
4
2
4
2
2
2
СаСОз+HOOC(CH)COOH→[(CH)(COO)]Ca+↑C0+Н0
3
2
4
2
4
2
2
2
MgCO+HOOC(CH)COOH→[(CH)(COO)]Mg+↑C0+Н0
4
2
4
2
4
2
4
2
CaSO+HOOC(CH)COOH→[(CH)(COO)]Ca+↑S0+H0
2
2
2
В результате реакции предлагаемых кислот с карбонатами кальция, магния и сульфата кальция, получаем продукты реакции С0, HS, Н0.
5
3
10
Триполифосфат натрия NaPO
5
3
10
5
3
10
2
2
3
5CaCOз+3NaPO→Ca(PO)+5NaCO
3
5
3
10
5
3
10
3
2
5Fe(OH)+3NaPO→Fe(PO)+15NaOH
3
5
3
10
5
3
10
2
2
3
5FеСО+2NаРO→Fе(РO)+5NaCO
Выполненные лабораторные исследования на образцах закольматированного фильтра (таблица 1) показывают, что эффективность предлагаемого раствора для регенерации фильтров в среднем на 40% выше, чем эффективность раствора принятого за прототип (патент РФ №2482153 от 13.09.2011 г).