Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка высокоэффективных методов синтеза новых модифицированных полисахаридных реагентов для нужд нефтегазодобывающей отрасли.

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
эфиры целлюлозы, биополимер, полисахарид, полианионная целлюлоза, буровой раствор, карбокисметилкрахмал, карбоксиметилцеллюлоза

Цель проекта:
Целью данного проекта является разработка новых высокоэффективных методов синтеза полисахаридных реагентов; исследование механизмов структурообразования в дисперсных системах на их основе; получение высококачественных реагентов для бурения нефтяных и газовых скважин, жидкостей для гидроразрыва пласта для снижения стоимости буровых работ и модификация химических реагентов для использования в сложных горно-геологических условиях, в том числе при аномально высоком давлении и температуре. Для достижения поставленной цели будут решены следующие задачи: 1.Синтез образцов простых эфиров полисахаридов с различной степенью замещения. 2. Модифицирование простых эфиров полисахаридов, обеспечивающее требуемые технологические параметров, используемых в качестве реагентов для строительства нефтяных и газовых скважин. 3. Определение: химического состава полученных полисахаридов методом ИК-спектроскопии; структуры поверхности методом СЭМ; влияния температуры на структурные изменения, происходящие в полученных образцах, методом ермического анализа. 4. Выявление закономерностей процесса структурообразования растворов полисахаридов на основании результатов проведения комплекса физико-химических методов исследования (ИК- и УФ-видимая спектроскопия, и т д.). 5. Выявление зависимости структуры полимера от состава на основании исследования реологических свойств растворов модифицированных полисахаридов. 6. Определение основных технологических параметров промывочных жидкостей, содержащих модифицированные полисахариды, согласно отечественным и зарубежным стандартам (API RP 13I/ISO 10416 Recommended Practice for Laboratory Testing of Drilling Fluids, РД 39-2-645-81 Методика контроля параметров буровых растворов).

Основные планируемые результаты проекта:
1. Научно-технические отчеты, содержащие: а) анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов, относящихся к исследуемой теме; б) обоснование выбора направления исследований, методов и средств изучения; в) отчет о патентных исследованиях по ГОСТ 15.011-96; г) результаты экспериментальных исследований; д) рекомендации и предложения по спользованию результатов в реальном секторе экономики, а также в дальнейших исследованиях и разработках; е) обобщение и выводы по результатам;
2. Лабораторная методика и лабораторные образцы синтеза простых эфиров полисахаридов с различной степенью замещения;
3. Лабораторная методика и лабораторные образцы модифицирования простых эфиров полисахаридов;
4. Протоколы исследования физико-химических свойств образцов модифицированных простых эфиров полисахаридов;
5. Протоколы исследования основных технологических параметров промывочных жидкостей, содержащих модифицированные полисахариды, согласно отечественным и зарубежным стандартам (API RP 13I/ISO 10416 Recommended Practice for Laboratory Testing of Drilling Fluids, РД 39-2-645-81 Методика контроля параметров буровых растворов);
6. Оценка эффективности использования новых реагентов, по сравнению с существующими.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Современное состояние сырьевой базы характеризуется изменением структуры и качества запасов нефти как на разрабатываемых, так и на вновь открываемых месторождениях. Чаще всего это трудноизвлекаемые залежи с низкопроницаемыми и сложнопостроенными коллекторами. Для освоения данных месторождений повышаются и изменяются требования к качеству химических реагентов и систем на их основе. На данный момент растворы полисахаридов являются основной промывочной жидкостью для бурения нефтяных и газовых скважин, помимо этого, данные системы используются в различных вспомогательных операциях при строительстве и капитальном ремонте скважин, а также в качестве жидкости для транспортировки пропанта при проведении гидроразрыва пласта. Особое значение имеют растворы эфиров целлюлозы и крахмала (карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, карбоксиметилкрахмал, гидроксипропилкрахмал), а также полисахаридов на основе ксантана. Однако в России производство высококачественных полисахаридов данного назначения ведется в незначительных масштабах, в то время как технология производства карбоксиметилцеллюлозы, карбоксиметилкрахмала и др. на большинстве предприятий является устаревшей. Синтез данных эфиров проводят в водной среде, при низком жидкостном модуле, в результате чего для получения высокой степени замещения эфиров полисахаридов требуется введение большого количества дорогостоящего алкилирующего реагента (например монохлоруксусная кислота или ее натриевая соль), который в водной среде расходуется на побочную реакцию гидролиза. За рубежом технология производство высококачественных эфиров целлюлозы для потребностей нефтегазовой отрасли основана на этерификации полисахаридов в неводной среде, в результате чего уменьшается расход реагентов на по побочную реакцию, кроме того на данный момент созданы новые типы полисахаридных реагентов предназначенных для повышения качества цементирования скважин, а также для бурения в сложных горно-геологических условиях при повышенном давлении и температуре. Поэтому является актуальной задача исследований процессов этерификации полисахаридов различной природы в неводных средах для снижение себестоимости синтеза эфиров целлюлозы и последующей их модификации для получения высококачественных полисахаридных реагентов для нужд нефтегазовой отрасли, в том числе для бурения с целью добычи трудноизвлекаемых запасов нефти и газа.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Технология получения высококачественных водорастворимых простых эфиров полисахаридов и выявленные закономерности влияния структуры полисахаридов на свойства промывочных и технологических жидкостей будут использованы для создания опытного участка по выпуску реагентов для строительства нефтяных и газовых скважин на месторождениях с трудноизвлекаемыми запасами углеводородов.
На данный момент растворы полисахаридов являются основной промывочной жидкостью для бурения нефтяных и газовых скважин, помимо этого, данные системы используются в различных вспомогательных операциях при строительстве и капитальном ремонте скважин, а также в качестве жидкости для транспортировки пропанта при проведении гидроразрыва пласта

Текущие результаты проекта:
Проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы посвященный анализу типов и свойств сырьевых ресурсов для синтеза модифицированных полисахаридов;
Проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы посвященный анализу существующих полисахаридных реагентов и методов их получения;
Проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96;
Проведены выбор и обоснование направления исследований, методов и средств изучения:
– разработка возможных решений отдельных исследовательских задач;
– сравнительная оценка эффективности возможных направлений исследований;
– обоснование выбора оптимального варианта направления исследований;
Проведено сравнительное исследование состава и свойств выпускаемых промышленно полисахаридных реагентов отечественного и импортного производства;
Проведено исследование основных технологических параметров промывочных жидкостей, содержащих полисахаридные реагенты отечественного и импортного производства, согласно отечественным и зарубежным стандартам.
Проведен сбор информации, анализ и формирование требований, предъявляемых к полисахаридным реагентам для нужд нефтегазодобывающей отрасли.
Проведена разработка методики подготовки и активации крахмального сырья для синтеза простых эфиров крахмала.
Проведена разработка методики подготовки и активации целлюлозного сырья для синтеза простых эфиров целлюлозы.