Разработка полифункциональных буровых растворов на основе глинистых минералов и отхода содового производства Каракалпакстана

1

УМУМИЙ ВА НООРГАНИК КИМЁ ИНСТИТУТИ ВА

ТОШКЕНТ КИМЁ-ТЕХНОЛОГИЯ ИНСТИТУТИ ҲУЗУРИДАГИ

ИЛМИЙ ДАРАЖАЛАР БЕРУВЧИ

DSc 27.06.2017.К/Т.35.01 РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ

УМУМИЙ ВА НООРГАНИК КИМЁ ИНСТИТУТИ

АБДИКАМАЛОВА АЗИЗА БАХТИЯРОВНА

ҚОРАҚАЛПОҒИСТОН ГИЛМОЯЛИ МИНЕРАЛЛАРИ ВА СОДА

САНОАТИ ЧИҚИНДИСИ АСОСИДА КЎП ФУНКЦИОНАЛ

БУРҒИЛАШ ЭРИТМАЛАРИНИ ИШЛАБ ЧИҚИШ

02.00.11 – Коллоид ва мембрана кимѐси

ТЕХНИКА ФАНЛАРИ БЎЙИЧА ФАЛСАФА ДОКТОРИ (PhD)

ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ

Тошкент – 2018

2

УДК 631.842.4

Фалсафа доктори (PhD) диссертацияси автореферати мундарижаси

Оглавление автореферата диссертации доктора философии (PhD)

Content of the dissertation abstract of doctor of Philosophy (PhD)

Абдикамалова Азиза Бахтияровна

Қорақалпоғистон гилмояли минераллари ва сода саноати чиқиндиси
асосида кўп функционал бурғилаш эритмаларини ишлаб чиқиш ……….

3

Абдикамалова Азиза Бахтияровна

Разработка полифункциональных буровых растворов на основе
глинистых минералов и отхода содового производства Каракалпакстана..

21

Abdikamalova Aziza Bahtiyarovna

Development of multifunctional drilling fluid solutions on the basis of clay
minerals and waste of the soda production of Karakalpakstan............................

39

Эълон қилинган ишлар рўйхати

Список опубликованных работ
List of published works………………………………………………………...

43

3

УМУМИЙ ВА НООРГАНИК КИМЁ ИНСТИТУТИ ВА

ТОШКЕНТ КИМЁ-ТЕХНОЛОГИЯ ИНСТИТУТИ ҲУЗУРИДАГИ

ИЛМИЙ ДАРАЖАЛАР БЕРУВЧИ

DSc 27.06.2017.К/Т.35.01 РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ

УМУМИЙ ВА НООРГАНИК КИМЁ ИНСТИТУТИ

АБДИКАМАЛОВА АЗИЗА БАХТИЯРОВНА

ҚОРАҚАЛПОҒИСТОН ГИЛМОЯЛИ МИНЕРАЛЛАРИ ВА СОДА

САНОАТИ ЧИҚИНДИСИ АСОСИДА КЎП ФУНКЦИОНАЛ

БУРҒИЛАШ ЭРИТМАЛАРИНИ ИШЛАБ ЧИҚИШ

02.00.11 – Коллоид ва мембрана кимѐси

ТЕХНИКА ФАНЛАРИ БЎЙИЧА ФАЛСАФА ДОКТОРИ (PhD)

ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ

Тошкент – 2018

4

Фалсафа доктори (PhD) диссертацияси мавзуси Ўзбекистон Республикаси Вазирлар

Маҳкамаси ҳузуридаги Олий аттестация комиссиясида B2017.4.PhD/Т498 рақам билан
рўйхатга олинган.

Диссертация иши Умумий ва ноорганик кимѐ институтида бажарилган.
Диссертация автореферати уч тилда (ўзбек, рус, инглиз (резюме)) Илмий кенгаш веб-

саҳифасида

www.ionx.uz

ва

«Ziyonet»

ахборот таълим

порталида

(www.zionet.uz)

жойлаштирилган.

Илмий раҳбар:

Эшметов Иззат Дўсимбатович

техника фанлари доктори.

Расмий оппонентлар:

Абдурахимов Саидакбар Абдурахманович

техника фанлари доктори, профессор

Нарметова Гульнара Розикуловна.

кимѐ фанлари доктори, профессор

Етакчи ташкилот:

Урганч давлат университети

Диссертация ҳимояси Умумий ва ноорганик кимѐ институти ва Тошкент кимѐ-технология

институти ҳузуридаги DSc 27.06.2017.К/Т.35.01 рақамли Илмий кенгашнинг «1» март 2018 йил соат
10

00

даги мажлисида бўлиб ўтади. (Манзил: 100170, Тошкент шаҳри, Мирзо Улуғбек кўчаси, 77-а.

Тел.: (+99871) 262-56-60; факс: (+99871) 262-79-90, e-mail: ionxanruz@mail.ru).

Диссертация билан Умумий ва ноорганик кимѐ институтининг Ахборот-ресурс марказида

танишиш мумкин (4-рақами билан рўйхатга олинган). (Манзил: 100170, Тошкент шаҳри, Мирзо
Улуғбек кўчаси, 77-а. Тел.: (99871) 262-56-60); факс: (+99871) 262-79-90.

Диссертация автореферати 2018 йил «17» феврал куни тарқатилди.

(2018 йил «17» февралдаги № 4-рақамли реестр баѐнномаси).

Б.С.Закиров

Илмий даражалар берувчи илмий

кенгаш раиси, к.ф.д.

Д.С.Салиханова

Илмий даражалар берувчи илмий

кенгаш котиби, т.ф.д.

С.Тухтаев

Илмий даражалар берувчи

илмий кенгаш қошидаги илмий семинар раиси,

к.ф.д., проф., академик

5

КИРИШ (фалсафа доктори (PhD) диссертацияси аннотацияси)

Диссертация мавзусининг долзарблиги ва зарурати.

Жаҳонда нефт ва

газнинг янги конларини излаш, шунингдек уларнинг тузилиши ва
чуқурликларини инобатга олиб ишлатишни ривожлантириш бўйича кенг
қамровли ишлар олиб борилмоқда. Шунинг учун махаллий гил
минераллардан,

синтетик

ва

табиий

материаллардан

олинган

барқарорлаштирувчи қўшимчалар ва кимѐвий реагентлардан фойдаланиб
бурғилаш эритмаларининг янги турлари яратилмоқда.

Бугунги кунда жаҳонда самарали гилматериаллар ва кимѐвий

реагентлар, шунунгдек бурғилаш эритмаларининг рационал турларини ва
таркибини бурғилашнинг геолого-техник шароитларига мос ҳолда танлаш
қудуқлар қазишда учрайдиган қийинчиликлар ва авария ҳолатларини
огоҳлантирувчи долзарб вазифа ҳисобланади. Бу борада самарали
қатламларни сифатли очишда кўп функционал, яъни агрессив ҳолатларга
чидамли, қудуқ деворларини мустаҳкамловчи, бурғиланган породаларни
чикарувчи ва б. хоссали бурғилаш эритмаларининг турлари ва таркибининг
таъсири мухумлигини таъкидлаш лозим.

Бугунги кунда Республикамизда нефть ва газ қудуқларини бурғилаш

учун юқори самарали бурғилаш эритмаларини ҳамда улар таркибига кирувчи
импорт ўрнини босадиган янги реагентлар ва материаллар яратиш бўйича
илмий ва амалий натижаларга эришилди. Хусусан, бурғилаш эритмалари
асоси сифатида қўлланилаѐтган (Навбаҳор бентонити (Навоий вилояти),
Шорсу бентонити (Фарғона вилояти)) гилкукунлар ва барқарорлаштиргичлар
(КХР, ПАА, К-4, К-9 реагентлари) маҳаллий хом ашѐлар асосида
турларининг кенгайиб боришини алоҳида таъкидлаш лозим. Ўзбекистон
Республикасини

янада

ривожлатиришга

қаратилган

Ҳаракатлар

стратегиясининг учинчи йўналишида «Саноатни юқори технологияли қайта
ишлаш тармоқларини, энг аввало маҳаллий хом ашѐ ресурсларини чуқур
қайта ишлаш асосида юқори сифатли тайѐр маҳсулот ишлаб чиқариш» га
қаратилган муҳим вазифалар бу борадаги илмий изланишларни янада
кенгайтиришни тақазо этмоқда. Хусусан, бурғилашнинг геолого-техник
шарт-шароитларни инобатга олган ҳолда, маҳаллий хомашѐ ва саноат
чиқиндиси асосида янги кўп функционал бурғилаш эритмаларини яратишга
йўналтирилган илмий тадқиқотлар муҳим аҳамият касб этади.

Ўзбекистон Республикаси Президентининг 2015 йил 4 мартдаги № ПФ-

4707-сон «2015-2019 йилларда ишлаб чиқаришни таркибий ўзгартириш,
модернизация ва диверсификация қилишни таъминлаш бўйича чора-
тадбирлар дастури тўғрисида»ги, 2017 йил 7 февралдаги №

ПФ-4947-сон

«2017-2021 йилларда Ўзбекистон Республикасини ривожлантиришнинг
бешта устувор йўналиши бўйича Ҳаракатлар стратегияси» Фармонлари ва
2017 йил 23 августдаги ПҚ-3236-сонли «2017-2021 йилларда кимѐ саноатини
ривожлантириш дастури тўғрисида»ги қарори ҳамда мазкур фаолиятга
тегишли бошқа меъѐрий-ҳуқуқий ҳужжатларда белгиланган вазифаларни

6

амалга оширишга ушбу диссертация тадқиқоти муайян даражада хизмат
қилади.

Тадқиқотнинг республика фан ва технологиялари ривожланиши

устувор йўналишларига мослиги.

Мазкур тадқиқот республика фан ва

технологиялар

ривожланишининг

VII.

«Кимѐ

технологиялари

ва

нанотехнологиялар» устувор йўналишига мувофиқ бажарилган.

Муаммоларнинг ўрганилганлик даражаси.

Бурғилаш эритмаларини

тайѐрлаш учун гилкукунлар, оғирлаштирувчилар ва кимѐвий реагентлар
олиш бўйича илмий-техникавий адабиѐтларда кўплаб маълумотлар
ѐритилган. Адабиѐтлар таҳлили шуни кўрсатадики, бурғилаш эритмалари
нинг асоси сифатида бентонитли гилларнинг хоссалари ва тузилиши бўйича
чет эл ва маҳаллий олимлар томонидан қатор илмий изланишлар олиб
борилган. Шунингдек, чет эл олимларидан Н.Н.Круглицкий, Э.Г.Кистэр,
Е.Я.Пондоева, З.А.Литяева, В.И.Рябченко ва бошқалар гилкукунларини
турли мақсадларда олиш учун бентонитли гилларнинг хоссаларини ўрганган.
Ўзбекистон

олимларидан

К.С.Ахмедов,

Э.А.Орипов,

М.З.Закиров,

С.С.Хамраев, А.А. Агзамходжаев, С.А.Абдурахимов, Г.Р.Базаровлар гилли
бурғилаш эритмалари асоси сифатида бентонитлар ва палыгорскитлардан
фойдаланиш муаммоларини ҳал қилишда ўз ҳиссаларини қўшган.

Адабиѐтларда бентонитларни механо-кимѐвий фаоллаштириш ва

модификациялаш жараѐнлари, улардан олинаѐтган суспензияларнинг
технологик тавсифига таъсири ҳақида кенг маълумотлар келтирилган. Аммо,
ишлатилаѐтган хом ашѐ таркиби ва хоссаларинг ўзгарувчан бўлганлиги
сабабли, ҳар хил кон бентонитлари ва палыгорскитларнинг бурғилаш
эритмалари учун гилкукунлар ишлаб чиқаришда қуллаш самараси турлича
бўлади. Бурғилаш эритмалари олишга яроқлилигини аниқлаш учун уларнинг
минералогик,

кимѐвий

таркибларини,

шунунгдек

физик-кимѐвий

хоссаларини ўрганишни талаб этади. Айтиш жоизки Қорақалпоғистонда
бентонит заҳиралари етарли бўлишига қарамай бу мақсадларда
қўлланилмаслигининг асосий сабаби: уларнинг таркиби ва физик-кимѐвий
хоссаларининг етарли ўрганилмаганлиги, шунингдек илмий асосланган
технология ва рецептураси бўлмаганлигидир.

Тадқиқотнинг

диссертация

бажарилган

олий

таълим

муассасасининг илмий-тадқиқот ишлари режалари билан боғлиқлиги.

Диссертация тадқиқоти Умумий ва ноорганик кимѐ институтининг илмий
тадқиқот режасининг ЕА 13-ФА-О-11985 рақамли «Пахта ѐғини тозалаш
учун янги углерод ишқорий адсорбентлар композициясини ишлаб чиқиш»
(2014-2015 йй.) мавзусидаги амалий лойиҳа, ФА-А13-Т131. «Рангли
металлургиянинг технологик эритмалардан, нефт ишлаб чиқариш
чиқиндиларидан ва ўсимлик хом ашѐсини қайта ишлаш маҳсулотларидан
адсорбцион тозалаш технологияси» (2015-2017 йй.) мавзусидаги инновацион
тадқиқотлари доирасида бажарилган.

Тадқиқотнинг мақсади

гилли ва оғирлаштирилган бурғилаш

эритмаларини олиш учун асос сифатида Қорақалпоғистон бентонитлари ва
доломитларидан

фойдаланиш

шунингдек,

баркарорлаштирувчи

ва

7

ингибирловчи қўшимча сифатида сода саноати чиқиндисини қўллаш
усулларини ишлаб чиқишдан иборат.

Тадқиқот вазифалари:

Крантау, Бештюбе ва Хўжакул конлари бентонитларининг кимѐвий

таркиби ва физик-кимѐвий хоссаларини ўрганиш ва бурғилаш эритмалари
олиш учун асос сифатида фойдаланиш имкониятларини баҳолаш;

бойитиш, дезинтеграторли майдалаш ва кимѐвий модификациялашнинг

гил суспензиялари коллоид-кимѐвий хоссаларига таъсирини ўрганиш;

Қорақалпоғистон кальцитли ва доломитли хом ашѐларидан фойдаланиб

бурғилаш эритмаларининг оғирлаштирувчиларини танлаш;

юқори температура ва туз тажовузи шароитида полимер реагентлар

билан барқорарлаштирилган ва оғирлаштирилган гилли эритмаларда
структура ҳосил бўлишини ўрганиш;

Крантау, Бештюбе ва Хўжакул конлари бентонитлари асосида термо-,

тузбардош, ингибирланган гилли бурғилаш эритмалари таркибини ишлаб
чиқиш;

Қорақалпоғистон сода саноати чиқиндисининг хоссалари ва таркибини

ўрганиш, сода саноати чиқиндисидан фойдаланиб гилли ва гилсиз бурғилаш
эритмаларини ишлаб чиқиш;

ҳимоя

коллоидлари

иштирокида

ишлаб

чиқилган

бурғилаш

эритмаларининг фильтрацион-технологик ва реологик хоссаларини ўрганиш;

саноат ҳажмида синовлар амалга ошириш, норматив-техник хужжатлар

ишлаб

чиқиш,

ишлаб

чиқилган

технологияларнинг

иқтисодий

самарадорлигини баҳолаш.

Тадқиқотнинг объекти

Крантау, Бештюбе ва Хўжакул конлари

бентонитлари, кальцитли ва доломитли рудалар, Қорақалпоғистон сода
саноати чиқиндиси, шунингдек, улар асосида олинган бурғилаш эритмалари.

Тадқиқотнинг предмети

гил минералларининг кимѐвий модификация

қонуниятларини ўрганиш, гилкукунлари олишнинг оптимал тартибини
яратиш, гилкукунлар, доломит ва кальцит хом ашѐсидан оғирлаштирувчилар
олиш технологияларини яратиш, шунингдек, сода саноати чиқиндисини
утилизация қилиш.

Тадқиқотнинг усуллари.

Рентгенография, микроскопия, дифференциал

термик анализ.

Диссертация тадқиқотининг илмий янгилиги

қуйидагилардан

иборат:

Крантау, Бештюбе ва Хўжакул конлари бентонитларидан гилкукунлар

олишнинг оптимал шароитлари аниқланган;

бурғилаш эритмалари таркибидаги оҳакни сода саноати чиқиндиси

билан алмаштириш имкониятлари исботланган;

бурғилаш

асбобларининг

ѐпишиб

қолиши

билан

боғлиқ

қийинчиликларни камайтириш имконини берадиган юқори ингибирловчи
хоссага эга гилмоясиз бурғилаш эритмаларини лигносульфонат ва каустик
сода қўшимчалари билан сода саноати чиқиндиси асосида тайѐрлашнинг
принципиал имкониятлари аниқланган;

8

жинслар ва бурғилаш эритмалари фильтратлари орасида бўлиб ўтадиган

физик-кимѐвий жараѐнлар билан уларнинг технологик ва реологик
параметрлари ўртасида боғлиқликлар аниқланган;

Крантау, Бештюбе ва Хўжакул конлари бентонитларидан фойдаланиб,

чучук, минераллашган, кальцийли, камсиликатли гилли бурғилаш
эритмаларининг таркиблари ишлаб чиқилган;

Қорақалпоғистон доломитли ва кальцитли хомашѐлари асосида

оғирлаштирилган бурғилаш эритмаларининг янги таркиблари яратилган.

Тадқиқотнинг амалий натижалари

қуйидагилардан иборат:

Қорақалпоғистон доломитли ва кальцитли хомашѐлари асосида

бурғилаш эритмаларининг оғирлаштирувчиларини олишнинг технологик
схемаси ишлаб чиқилган;

маҳаллий бентонитли гилмоялар асосида гилкукунларини олиш

шароитлари ва принципиал технологик схемаси яратилди;

бурғилаш эритмалари учун гилкукунлари ишлаб чиқарилиши бўйича

технологик регламент ишлаб чиқилган;

Тадқиқот натижаларининг ишончлилиги

олинган натижалар

замонавий тадқиқот усулларини қўллаш билан асосланган ва тажриба-саноат
синовлари билан тасдиқланган.

Тадқиқот натижаларининг илмий ва амалий аҳамияти.

Тадқиқотлар натижаларининг илмий аҳамияти бентонитларнинг

кимѐвий-минерологик таркиблари, физико-кимѐвий хоссалари, бойитиш ва
кимѐвий модификациялаш жараѐнида уларда бўладиган ўзгаришлар,
шунингдек, Қорақалпоғистон кальцити, доломити ва сода саноати
чиқиндилари таркиби ва хоссаларини аниқлаш билан изоҳланади.

Тадқиқотларнинг амалий аҳамияти бурғилаш эритмалари учун маҳаллий

бентонитлар асосида гилкукунлар олиш технологиясини ишлаб чиқиш билан
изоҳланади. Ишлаб чиқарилган доломитли оғирлаштиргичларни бурғилаш
эритмалари таркибида қўллаш импорт – баритни алмаштириш имконини
беради. Ишлаб чиқилган юқори ингибирловчи хусусиятига эга бўлган
бурғилаш эритмаларини қўллаш бурғилаш тезлигини ошириш, қудуқлардаги
бурғилаш қийинчиликларини бартараф қилиш ѐки енгиллаштириш, хомашѐ
ва кимѐвий реагентларнинг сарфини камайтириш имконини беради.

Тадқиқот натижаларининг жорий қилиниши.

Қорақалпоғистон

бентонитлари, доломитлари ва сода саноати чиқиндисини қайта ишлаш
усуллари ва улар асосида бурғилаш эритмаларининг янги таркибини яратиш
бўйича олинган илмий натижалар асосида:

Қорақалпоғистон маҳаллий гиллари асосида бурғилаш эритмалари учун

гилкукунлар олиш технологияси «КАРАКАЛПАК ЦЕМЕНТ» МЧЖ ХК
амалиѐтга жорий этилган («Узбекнефтегаз» АЖнинг 2018 йил 22 январдаги
06/12-1-10-сон

маълумотномаси).

Натижада

Қорақалпоқ

маҳаллий

бентонитлари асосида бурғилаш эритмалари учун юқори сифатли
модификацияланган гилкукунлар олиш имконияти яратилган;

гилкукунлар ва сода саноати чиқиндилари асосида кўп функционал

бурғилаш эритмалари амалиѐтга «Устюрт ҚББ» МЧЖ да жорий этилган

9

(«Узбекнефтегаз» АЖнинг 2018 йил 22 январдаги 06/12-1-10-сон
маълумотномаси). Натижада юқори ингибирловчи хоссага эга юқори
температура ва тузга чидамли самарали гилмояли бурғилаш эритмалари
олиш имконияти яратилган;

сода саноати чиқиндиси ва доломити асосида оғирлаштирилган

бурғилаш эритмалари «Устюрт ҚББ» МЧЖ да амалиѐтга жорий этилган
(«Узбекнефтегаз» АЖнинг 2018 йил 22 январдаги 06/12-1-10-сон
маълумотномаси). Натижада юқори ингибирловчи хоссалари билан
ажралувчи ва асон букувчи гилмояли минераллардан ташкил топган қудуқ
деворлари мустаҳкамлигини таъминловчи гилмоясиз бурғилаш эритмалари
олиш имконияти яратилган.

Тадқиқот

натижаларининг

апробацияси.

Мазкур

тадқиқот

натижалари, жумладан 4 та халқаро ва 6 та республика илмий-амалий
анжуманларида муҳокамадан ўтказилган.

Тадқиқот натижаларининг эълон қилиниши.

Диссертация мавзуси

бўйича жами 21 та илмий иш чоп этилган, шулардан, Ўзбекистон
Республикаси Олий аттестация комиссиясининг докторлик диссертациялари
асосий илмий натижаларини чоп этишга тавсия этилган илмий нашрларда 9
та мақола, жумладан, 5 таси республика ва 4 таси хорижий журналларда
нашр этилган.

Диссертациянинг тузилиши ва ҳажми.

Диссертация таркиби кириш,

тўртда боб, хулоса, фойдаланилган адабиѐтлар рўйхати ва иловалардан
иборат. Диссертациянинг ҳажми 113 бетни ташкил этган.

ДИССЕРТАЦИЯНИНГ АСОСИЙ МАЗМУНИ

Кириш

қисмида ишнинг долзарблиги ва зарурати асосланган,

тадқиқотнинг мақсади ва асосий вазифалари тавсифланган, тадқиқотнинг
объекти ва предмети аниқланган, Ўзбекистон Республикаси фан ва
технологияси

тараққиѐтининг

устувор

йўналишларига

мослиги,

тадқиқотнинг илмий янгилиги ва амалий натижалари баѐн қилинган, олинган
натижаларнинг илмий ва амалий аҳамияти очиб берилган, тадқиқот
натижаларини амалиѐтга жорий этиш, чоп этилган илмий ишлар ва
диссертация тузилиши бўйича маълумотлар келтирилган.

Диссертациянинг

«Гилкукунлари ва улар асосидаги бурғилаш

эритмаларини олиш масаласининг замонавий ҳолати»

деб номланган

биринчи бобида бурғилаш эритмалари асоси сифатида қўлланиладиган
гилмояли минераллар, гилмояли минераллар хоссаларини бошқаришнинг
физик-кимѐвий усуллари, шунингдек, нефт ва газ қудуқларини бурғилаш
жароѐнидаги бурғилаш эритмаларининг энг муҳим хоссалари, уларнинг
классификацияси кўриб чиқилган, қудуқлар қурилишида бурғилаш
эритмаларининг хоссаларини ва уларда бўладиган ўзгаришларни бошқариш
ҳақида мавжуд кўрсатмалар ўрганилди. Бурғилаш жараѐнларида зарур
бўлган гилли бурғилаш эритмаларининг реологик хоссалари ва уларни
яратишнинг коллоид-кимѐвий асослари ҳақида маълумотлар батафсил

10

келтирилган. Гилли бурғилаш эритмаларининг фильтрацион жараѐнлари
ҳақидаги асосий ғоялар, бурғилаш эритмаларини барқарорлаштириш учун
қўлланиладиган кимѐвий реагентлар ва оғирлаштирувчилар ҳақидаги
маълумотлар келтирилган.

Адабиѐтлар шарҳи Қорақалпоғистон бентонитлари ва доломитларини

ҳамда сода саноати чиқиндисини янги реагентлар ва бурғилаш эритмаларини
олиш учун қўлланиш имкониятларини кўрсатади. Адабиѐтлар таҳлили
тадқиқотнинг ҳақиқий мақсад ва вазифаларини шакллантириш имконини
берди.

Диссертациянинг

«Қорақалпоғистон бентонит гиллари асосида

бурғилаш эритмалари учун гилкукунлар яратишнинг физик-кимѐвий
асослари»

деб номланган иккинчи бобида Крантау, Бештюбе ва Хўжакул

конлари гилли бентонитларининг кимѐвий-минералогик таркиблари, физик-
механик хусусиятлари ва улар суспензияларининг коллоид-кимѐвий
хоссалари ҳақидаги маълумотлар келтирилган.

Бентонитлар минерологик таркибларининг комплекс тадқиқотлари

рентгенографик,

термогравиметрик

тахлил

усулларида

ўрганилган.

Рентгенограмма тасвири XRD – 6100 (Shimadzu, Japan) рентген кукунли
дифрактометри ѐрдамида ўрганилган. Термогравиметрик тадқиқотлар Paulik-
Paulik-Erdey системаси дериватографи ѐрдамида бажарилган. Намуналар
тезлиги 10º/мин, масса оғирлиги – 100 мг.

Гилларнинг кимѐвий анализи 2642-81 ГОСТга мос равишда SiO

2

, TiO

2

,

Al

2

O

3

, Fe

2

O

3

, MgO, MnO, CaO, Na

2

O, K

2

O ва P

2

O

5

оғирлик фоизи аниқланди.

Дисперс таркибини аниқлашда элаклар ва 21216-2014 ГОСТи бўйича
эритмадаги ҳар хил ўлчамдаги заррачаларнинг гравитацион куч тасирида
чўкиш тезликларига асосланган седиментацион усуллардан фойдаланиб
аниқланди. Суспензияларнинг лойқаланиши маълум бир муддат оралиғида
бир марта ўтказилди, намуналар турли чуқурликлардан олинди.

Рентгенографик, термогравиметрия усуллари билан бентонитлар

минерал таркибининг комплекс тадқиқоти натижалари қушимча сифатида
каолинит, полыгорскит ва гидрослюда сақлаган асосий гил минераллари
монтмориллонит эканлиги аниқланди. Бундан ташқари кальцит, кварц, дала
шпати

ва

хлоридлар

мавжудлиги

аниқланди.

1-жадвалда

гил

минералларининг кимѐвий анализ таҳлили келтирилган. Таққослаш учун
бурғилаш амалиѐтида кенг фойдаланиб келинаѐтган Навбаҳор ишқорий
бентонити (НИБ) нинг кимѐвий таркиби келтирилган.

1 ва 2 жадвалларда келтирилган маълумотлар шуни кўрсатадики, турли

хил конлари гилларнинг кимѐвий ва гранулометрик таркиблари бир биридан
фарқланади. Гилларнинг табиий намлиги 3,24-5,50% да, бентонитларнинг
ҳажмий массаси қуйидаги намуналар учун: КР1 – 2,2; КР2 – 2,3; Б1 – 2,2; Б2
– 2,1; Б3 – 2,3 ва ХД – 2,2 г/см

3

га тенг. Намлик сиғими меъѐри – 6,2-7,5%,

юқорироқ намликда бўлса гиллар сочилувчанлигини йўқотади.

11

1-жадвал

Қорақалпоғистон табиий бентонитли гилларининг кимѐвий таркиби

Гил

Таркиби, % қуруқ модда учун

SiO

2

Al

2

O

3

Fe

2

O

3

+

FeO

CaO

MgO Na

2

O K

2

O P

2

O

5

SO

3

CO

2

П.П.П

КР1

64,2

14,9

4,7

2,3

3,5

1,1

0,6

0,2

0,4

0,6

7,9

КР2

60,3

16,8

6,6

1,1

1,9

3,6

2,4

0,2

0,3

0,1

6,7

ХД

57,7

16,7

6,1

1,1

1,8

1,5

3,1

0,2

0,6

0,4

11,0

Б1

58,31 16,69

4,91

2,02

1,19

5,52

3,25

0,11

0,42

0,59

7,4

Б2

63,45 18,75

2,92

3,45

1,18

1,65

0,75

0,21

0,56

0,74

6,9

Б3

63,27 18,45

3,64

2,48

1,59

-

-

0,39

0,64

0,78

9,4

НИБ

*

57,91 14,04

5,10

0,48

1,84

1,53

1,75

0,43

0,75

0,2

15,97

Изоҳ:

*

- Навбоҳор ишқорий бентонити

2-жадвал

Қорақалпоғистон гилларининг гранулометрик таркиби, %

Гил

Заррачалар ўлчами, мм

1,0 – 0,063

0,063 – 0,01

0,01 – 0,005

0,005–0,001 0,001дан кичик

КР1

12,5

38,6

14,5

21,6

12,8

КР2

9,1

25,0

8,2

18,9

38,8

Б1

14,4

36,7

15,6

23,5

9,8

Б2

15,5

36,1

19,7

19,8

8,9

ХД

8,1

15,0

18,2

28,9

29,8

НИБ

8,9

13,1

27,2

19,8

31

Келтирилган гиллар асосида шарли тегирмонда майинлаштириш

усулида гилликукунлар «Бурғилаш эритмалари учун гилкукунлар ишлаб
чиқаришда гилли хомашѐ. Қўлланилиш усули» 25796.83 ГОСТи бўйича
тайѐрланди. Қаттиқ фазанинг турли концетрацияли суспензияларини
тайѐрлаш учун қайнатиб совутилган хўжалик сувидан фойдаланилди.

Ўрганилаѐтган гиллар улар суспензияларининг реологик хоссалари

билан фарқланади. 1-расмда шартли (Т) қовушқоқликнинг ўзгаришини
суспензия таркибидаги гил миқдорига боғлиқлиги кўрсатилган. Кўриниб
турибдики, шартли қовушқоқлиги бир хил қийматли бўлган гилли
суспензиялар олиш учун гиллар ҳар хил миқдорда сарф бўлади. Бунда КР2
асосида олинган суспензиялар энг юқори қовушқоқлик ва структура ҳосил
қилиш (ССК) хусусиятига эга эканлиги аниқланди. Суткалик тиниқ сув
миқдори (ССМ) ва системанинг баркарорлиги (Б) қиймати ушбу гилнинг
мустаҳкам суспензия ҳосил қилишини тасдиқлайди. Б1 гили ҳам паст
қийматли ССМ эга юқори қовушкақли суспензия ҳосил қилади. 3-жадвалда
Қорақалпоғистон гилларининг 10% ли суспензияларининг коллоид-кимѐвий
хоссалари келтирилган.

12

1-расм. Гил концентрацияси

ўзгаришининг суспензиялар шартли

қовушқоқлигига таъсири: 1 – КР1; 2 –

КР2; 3 – ХД; 4 – Б1; 5 – НИБ

Бурғилаш эритмаларини олишда табиий бентонитлардан фойдаланиш

уларни тайѐрлаш билан боғлиқ, сабаби улар технологик хоссаларига салбий
таъсир кўрсатувчи аралашмаларнинг мавжудлигидир.

Ишда гилларни бойитишда оддий ва самарали усул ҳисобланган сув

билан ювишдан фойдаланилган. Бойитиш маҳсус методлар: янчиш, ювиш ва
хомашѐни гранулометрик тақсимлаш кабилар билан фойдаланиб амалга
оширилди. 12536-79 ГОСТ бўйича гилларнинг бойитилган турлари олинди.

3-жадвал

Ўрганилаѐтган гил намуналари 10% ли суспензиясининг коллоид-

кимѐвий хоссалари

Гил

ρ, г/см

3

ПҚ, Мпа•с

Т, с

ССК

1

/ССК

10

,

мгс/см

2

ССА, %

Б, г/см

3

КР1

1,063

14,4

24

34/41

8

0,03

КР2

1,061

15,8

31

36/43

3

0,01

Б1

1,061

14,2

25

30/34

4

0,02

Б2

1,060

11,1

18

22/25

44

˃1

Б3

1,060

7,6

17

15/16

68

˃1

ХД

1,059

13,9

23

24/26

9

0,05

НИБ

1,062

16,1

28

35/44

4

0,01

Тажрибалар шуни кўрсатадики, бирламчи бойитиш натижасида

гилларнинг кимѐвий таркибида сезиларли ўзгаришлар содир бўлади. КР1 ва
КР2 гил намуналари майда диссперс фракцияларининг миқдори 24-30 % га,
Б1 ва Б2 да эса 14-18 % гача ортган.

Гиллар кимѐвий-минерологик таркибидаги ўзгаришлар уларнинг бўкиш

қобилиятига таъсир қилади. Шундай қилиб, бойитилгандан сўнг КР1, КР2,
Б1 ва ХД гилларининг бўкиш даражаси 0,91; 1,12; 0,88 ва 0,92 см

3

/г дан 1,26;

1,43; 1,37 ва 1,24 см

3

/г гача мос равишда ошади. ВБР-2 бўйича 25 с шартли

қовушқоқликка эга бўлган КР2 ва Б1 гилларидан тайѐрланган суспензия
таркибида 5-7% қаттиқ фаза мавжуд бўлиб, бу бир тонна гилдан 15 м

3

дан

кам бўлмаган бурғилаш эритмаси чиқимига тўғри келади. Қаттиқ фазанинг
10% гача кўтарилиши қовушқоқликнинг кескин кўтарилишига ва юқори
структура ҳосил қилувчи гилли суспензиялар олишга олиб келади. Юқорида
келтирилган суспензия хоссалари ҳақидаги маълумотлар КР2 ва Б1 асосида
модификатор - натрий бирикмаси билан ишлов бермасдан юқори сифатли
гилкукунларни тайѐрлаш имкониятини исботлайди.

13

Б2 ва Б3 нинг бойитилмасдан бўкиш қобилияти 0,127 ва 0,098 см

3

/г га

тенг. Бу гилларнинг бойитилган турлари кинетик ва агрегатив барқарор
суспензиялар ҳосил қилишга мойил эмас. Бойитилган Б2 гиллардан
тайѐрланган суспензия 15% дан кам бўлмаган каттиқ фазага эга бўлиб, бу эса
бир тонна гилдан 6 м

3

бурғилаш эритмаси чиқимига тўғри келади.

Бойитилган гилларни майдалаш ротор айланиши 12000 ай/мин гача

ўзгарувчи лаборатория дезинтеграторида олиб борилди. Дезинтегратор иш
режими ва гил намлиги даражаларининг уни майдаланишига ва улар
суспензияларининг коллоид-кимѐвий хоссаларига таъсири ўрганилди.

Ротор айланишининг ошиши билан гилларнинг солиштирма юзаси

ошади. Шу вақтнинг ўзида гилларнинг намлиги 15% ва ундан ортиқ бўлганда
аксинча солиштирма юзаси пасаяди. Аммо, маълумки гиллар намлигининг
ошиши тайѐр гилкукунларнинг технологик хоссаларини яхшилайди.
Боғлиқликнинг бундай характери гилкукун таркибида эриганда поликремний
кислотаси ҳосил қилувчи аморф кремнезем миқдорининг икки маротаба
кўтарилиши билан тушунтирилади ва бу эса улар асосида тайѐрланган
бурғилаш эритмалари структура-механик ва фильтрацион хоссаларини
яхшилайди.

КР1, ХД ва Б2 асосида сифатли гилкукунларни олиш учун бойитиш

билан бир қаторда уларга ион алмашинишга асосланган модификациялаш
методин қўллаш шарт. Кимѐвий модификациялаш (NaOH, Na

2

CO

3

, NaHCO

3

реагентлар ва метакрил кислоталарнинг сополимерлари билан) юзанинг
кимѐвий хоссалари енг аввало унинг гидрофиллиги ва гидрофоблигининг
ўзгариши учун фойдаланиши мумкин. Гилларни модификациялаш
натижасида суспензияларинг агрегатив барқарорлигини кўтариш, реологик
ва фильтрацион хоссаларини мақсадга муввафиқ ўзгартириш мумкин.

Тадқиқотлар шуни кўрсатадики, бойитиш жараѐнида гиллар

модификаторларини қўллаш, кейинчалик гилларни дезинтеграторли
майдалаш ҳам бурғилаш эритмаларининг юқори чиқимига эга сифатли
гилкукунларни олиш имконини беради. Байитиш, дезинтеграторли майдалаш
ва кимѐвий модификациялаш жараѐнида содир бўлган структура ўзгариши
тадқиқотлари натижалари бурғилаш учун ишқорий ер бентонитларидан
юқори сифатли гилкукунлар олиш технологиясини ишлаб чиқишга олиб
келди. Кимѐвий реагентлар сарфисиз минимал қийматли фильтрацион
кўрсаткичларга эга эритма чиқими 18-20 м

3

га тенг юқори техник сифатли

гилкукунлар КР2 ва Б1 бентонитли гиллар асосида олинди. Б2 гилини
дезинтеграторли майдалаш жараѐнида кальцинирланган содадан қуруқ гил
массасига нисбатан 3-4% миқдорда фойдаланиш, нисбатан юқори техник
параметрли ва бурғилаш эритмаси чиқими 15-17 м

3

дан кам бўлмаган

гилкукунлар олиш имконини беради. Ҳудди шундай натижалар бойитилган
гил массасига нисбатан 1,5 % миқдорда кальцинирланган сода қўлланганда
Хўжакул кони гиллари учун ҳам олинди (4-жадвал).

Шунингдек, эликтролит тузлар ва полимер реагентлар қўшимчалари

бўлган гилли суспензияларнинг коллоид-кимѐвий ва фильтрацион хоссалари
ўрганилди. КР2 ва Б1 бойитилган суспензияларга NaCl дан 10 % гача қўшиш

14

уларнинг барқарорлигига таъсир кўрсатмаслиги аниқланди. NaCl
концентрациясининг 15 % гача ва ундан ошиши Б1 суспензияси кинетик
барқарорлигига сезирарли даражада таъсир қилади. Бунда суткалик тиниқ
сув миқдори ошади, олинган суспензияларнинг реологик хоссаларида
сезиларли даражада ўзгариш кузатилади. Модификациялаш ва кейинчалик
дезинтегратор усулида майдалаш сезиларли даражада Б1 ва бошқа гиллар
хоссаларига таъсир қилади. Шундай гиллардан тайѐрланган суспензиялар,
NaCl таъсирига чидамлироқ бўлади. 4-расмда NaCl ва унинг
концентрациясининг гил суспензиялари ССМ таъсири натижалари
келтирилган.

CaCl

2

нинг суспензия хоссаларига таъсирини ўрганиш натижасида

электролитнинг қўшилиши барча гил намуналари суспензияларининг
барқарорлигини бузилишига сабаб бўлиши аниқланди. Табиий гиллар бу
электролитнинг таъсирига барқарор эмас. Шунингдек, модификацияланган
КР2 ва ХД гиллари суспензияси аксинча, унга 0,5 % гача CaCl

2

қўшилганда

реологик хоссаларини ва барқарорлиги жуда кам ўзгартиради. 5-расмда CaCl

2

концентрациясининг олинган суспензиянинг ССМ таъсири кўрсатилган.

4-жадвал

Қорақалпоғистон бойитилган ва модификацияланган гиллари 10%

суспензиясининг коллоид-кимѐвий ва фильтрацион хоссалари

Гил

ρ, г/см

3

Т, с

ССК

1

/ССК

10

,

мгс/см

2

ССМ, %

Б

СА,

см

3

/30мин

ХД бойитил.

1,064

26

24/28

4

0,02

18

ХД модиф.

1,064

30

43/58

2

0,01

16

КР1модиф.

1,068

34

45/52

0

0

16

КР2 бойитил.

1,065

45

54/87

0

0

10

Б1 бойитил.

1,068

36

56/74

0

0

14

Б2 модиф.

1,067

38

53/76

1

0

16

4-расм. NaCl концентрациясининг Б1

гил намунаси 5% ли суспензияси

ССМ таъсири: 1-табиий; 2-

бойитилган;

5-расм. CaCl

2

концентрациясининг

модифицирланган гил намуналари: 1

– КР1; 2 – КР2; 3 – Б1; 4-ХД 5% ли

суспензия ССМ таъсири

15

Кўп функционал бурғилаш эритмалари ва ўларга янги кимѐвий

қўшимчалар олиш мақсадида Қорақалпоғистон сода саноати чиқиндисини
ўргандик (5-жадвал).

5-жадвал

Сода саноати қаттиқ чиқиндисининг кимѐвий таркиби, %.

SiO

2

Al

2

O

3

Fe

2

O

3

+FeO

CaO

MgO

Na

2

O

K

2

O P

2

O

5

SO

3

СО

2

П.П.П.

0,33

0,61

0,25

66,17

2,82

1,21

0,06

0,01

0,1

26,28

28,12

Сода саноатининг қаттиқ чиқиндиси таркиби 56,3 % CaCO

3

, 38,4 % СаО,

2,98 % MgCO

3

, 2,1 % Na

2

CO

3

ва оз миқдорда натрий силикат, темир ва

алюминий оксидларидан иборат. Ҳажмий зичлиги - 1,56-1,61 г/см

3

. Намлиги

-1,54-1,62 %.

Қаттиқ чиқиндининг кимѐвий анализ натижалари уни бурғилаш

эритмасига ингибирловчи қўшимча сифатида фойдаланиш мумкинлигини
кўрсатади, чунки унинг таркибида ингибирловчи агент – охак бор, кальций
карбонат эса бурғилаш эритмасининг инертли оғирлаштирувчиси
ҳисобланади. Шунга боғлиқ ҳолда, биз чиқиндининг турли миқдордаги
қўшимчаларини суспензиялар коллоид-кимѐвий хоссаларига таъсирини
ўргандик (6-жадвал).

Тадқиқотлар натижалари шуни кўрсатадики, оҳакни қаттиқ чиқиндилар

билан алмаштириш мумкин. Турли кимѐвий реагентлар ва чиқиндилардан
фойдаланиб коллоид-кимѐвий хоссалари билан фарқ қилувчи, паст (рН≤9) ва
юқори (рН>10) рН қийматли гил суспензияларини тайѐрлаш мумкин.

6-жадвал

Сода саноати чиқиндиси билан ишланган 10% гил суспензиясининг

коллоид-кимѐвий хоссалари

Гил

%,

отход

ρ,

г/см

3

ПҚ,

Мпа•с

Т, с

ССК

1

/ССК

10

,

мгс/см

2

ССА,

%

Б, г/см

3

рН

КР1

2

1,09

16,5

36

40/48

4

0,02

8,5

4

1,14

24,5

45

54/79

2

0,01

9

6

1,17

28,3

52

76/110

3

0,01

10

Б1

2

1,09

17,2

38

38/47

5

0,03

9

4

1,14

27,7

47

67/96

4

0,02

9,5

6

1,17

28,4

56

89/120

4

0,01

10

ХД

2

1,09

14,5

37

38/53

7

0,05

8,5

4

1,14

19,6

45

69/92

3

0,01

9

6

1,17

25,4

56

76/104

4

0,01

10

Жадвалда

келтирилганидек,

чиқиндини

қўшиш

суспензиялар

қовушқоқликнинг ва ССК ошишига, барқарорликнинг ѐмонлашишига сабаб
бўлади,

буни

эса

кимѐвий

реагент-барқорарлаштиргичлар

билан

суспензияларни қайта ишлаш орқали камайтириш мумкин.

Шу билан бир қаторда сув, каустик сода, қўнғир кўмирдан ташкил

топган гилсиз суспензияларнинг коллоид-кимѐвий ва ингибирлаш
хоссаларини ўргандик. Бундай системалар юқори ингибирлаш хоссаларига

16

эга. Уларнинг ингибирловчи таъсири маълум температураларда сувда
эримайдиган цементловчи моддалар - кальций ва магний гидросиликатлар
ҳосил бўлишига асосланган. Қаттиқ чиқинди ва унинг суспензия хоссаларига
таъсирини ўрганиш натижалари айрим реагент-ингибиторларни ўрнини
алмаштириш ва гилсиз бурғилаш эритмаларини олиш имкони мавжудлигини
қўрсатади.

Диссертациянинг

«Қорақалпоғистон доломитли ва кальцитли

хомашѐларини бурғилаш эритмаларини оғирлаштирувчиси сифатида
ўрганиш»

деб номланган учинчи бобида доломитли ва кальцитли хомашѐ

асосида оғирлаштирувчиларнинг асосий хоссалари ҳақида маълумотлар
келтирилган. Доломит ва кальцит рудаларидан оғирлаштирувчиларни олиш
ва ўрганишга бу жинсларнинг дисперс зарраларининг бурғилаш
эритмаларининг сувли муҳити ва бурғиланган тоғ жинслари билан
таъсирлашиши сабаб бўлди. Карбонатли жинслардан ҳосил бўлган ушбу
оғирлаштирувчилар кислоталарда эрийди, бу эса самарали қатламларнинг
кольматацияси

оқибатларини

бартараф

этишга

ва

дастлабки

ўтказувчанлигини тиклашга имкон беради.

Ишда 1,4 г/см

3

ва ундан юқори зичликдаги бурғилаш эритмаларини

олиш мақсад қилинган эди. Оғирлаштиришдан олдин асоси сув бўлган барча
эритмалар ССК

1

=15-25 мгс/см

2

; Т=25-30 с; СА=15 см

3

/30 дақ. параметрларига

эга бўлади, ССК ва қовушқоқликнинг катта қийматларида оғирлаштириш
жараѐнида эритманинг қуюқлашиши, фильтрация юқори бўлганда эса –
оғирлаштирувчи заррачаларининг седиментациясига олиб келади. Дастлабки
10% ли гилли эритмаларнинг зичлиги - 1,06 г/см

3

га тенг. Бу эритмага

массасига нисбатан 50; 100; 150 ва 200 % доломит қўшилганда, унинг
зичлиги 1,35; 1,56; 1,71 ва 1,84 г/см

3

га кўтарилди.

Доломит ва кальцит зичликлари сонли қиймат бўйича деярли бир хил

эканлиги аниқланди. Шунинг учун гилли суспензияларнинг зарурий зичлик
қийматларини олиш учун деярли бир хил миқдорда оғирлаштирувчилар
керак бўлади. Гил суспензиялари зичлигини 1,4 г/см

3

гача кўтариш учун унга

60% доломит ва 65% кальцит қўшиш зарур бўлади.

6-расм. Доломит концентрациясининг

1% миқдорда КМЦ билан ишлов

берилган 7% ли гил суспензиясининг

сув ажратишга таъсири: 1 – КР1; 2 –

Б1; 3 – ХД

7-расм. Доломит

концентрациясининг 1% миқдорда

КМЦ билан ишлов берилган 7% ли

гил суспензиясининг ССКга

таъсири: 1 – КР1; 2 – Б1; 3 – ХД

17

Доломит ва кальцитлар гидрофобли, яъни дисперс фазалар ва дисперс

муҳит орасидаги молекуляр таъсири заиф ҳисобланади ва уларнинг
заррачалари ўз ўзидан коагуляцияланади. Кинетик турғин бурғилаш
эритмаларини олиш учун оғирлаштирувчиларни полимер реагентлар билан
барқарорлашган гилли системаларнинг структура ҳосил қилишига таъсири,
минерализация даражалари ва юқори температуранинг оғирлаштирилган
гилли бурғилаш эритмалари эксплуатацион хоссаларига таъсири ўрганилди
(6,7-расмлар).

Диссертациянинг

«Устюрт нефтгазли худуди шароитида қўлланиш

учун бурғилаш эритмаларинг самарали таркибларини ишлаб чиқиш»

деб номланган тўртинчи бобида Қорақалпоғистон бентонитлари асосида
чучук, минераллашган, кальцийли, камсиликатли гилмояли бурғилаш
эритмалари ҳамда гилсиз бурғилаш эритмаларининг таркибларини ишлаб
чиқиш бўйича тадқиқот ишлари маълумотлари келтирилган. Тадқиқотлар
маълум бурғилаш эритмалари ва Устюрт ҳудудидаги газ конларининг ўзига
хос тоғ-геологик хусусиятларини инобатга олган ҳолда ўтказилди. Бу
хусусиятлар қудуқ деворлари барқарорлигини кўтариш заруратида, гилли
эритмаларнинг зарур фильтрацион, реологик ва структур-механик
хоссаларини тузли ва водород сульфид агрессияси, қудуқ деворларининг
ўпирилиши ва қулаши сингари бурғилаш шароитининг оғирлашишида
сақлаб қолишдан иборатдир.

Олиб борилган тадқиқотлар натижасида Қорақалпоғистон бентонитлари

асосида бурғилаш эритмаларининг қатор таркиблари: чучук ва
минераллашган гилли эритмалар, карбонатли, охакли, гипсли, кальций
хлорли, камсиликатли, камгилли эритмалар тавсия этилди, шунингдек, сода
саноати чиқиндиси асосида гилсиз бурғилаш эритмаларининг таркиби ишлаб
чиқилди.

Биз томонимиздан ишлаб чиқилган чучук гилли эритмалар таркиби сув,

гилкукун, сурков қўшимчалар ва фильтрацияни пасайтирувчилар (КМЦ,
КМК, крахмал, модифицкацияланган крахмал, гипан, метакрил-14,
полиакриламид, К-4 препарат) дан ташкил топган. Бештюбе ва Хўжакул
бентонитлари асосида олинган гилкукунларни юқори даражада пептизация
қилиш учун суспензия хажмига нисбатан 0,1-0,2 % кальцинирланган сода
қўшиш зарур. Шартли қовушқоқликнинг зарурий катталикларидан келиб
чиқиб, гилкукунларнинг сарфи оғирлаштирилмаган ва оғирлаштирилган
эритмаларга 3 дан 10% гача ва 2 дан 8% гача мос равишда ўзгаради. Водород
ионларининг кўрсаткичи 7 дан 10 гача оралиғида бўлади.

Барқарорлашмаган чучук гилли суспензиялар асосида минераллашган

гилли эритмалар олинди. Барқарорлашмаган камминераллашган эритмалар
таркибида массасига нисбатан 3 % NaCl бўлади. Чучук эритмаларга NaCl
нинг мўлжалланган миқдори қўшилди ва уларнинг технологик хоссалари
аниқланди. Аввал таъкидланилганидек, ўрганилаѐтган гилларнинг барча
модификацияланган турлари 15 % натрий хлориднинг гача таъсирига
барқарор. Тайѐрланган камминералашган эритмалар 60 - 70º С гача
температурада кинетик ва агрегатив барқарордир. Лекин температуранинг

18

янада кўтарилиши қаттиқ фаза заррачаларини коагуляциясига олиб келади ва
мос равишда системанинг сув ажратиши кўпаяди.

Тайѐрланган ўртаминераллашган эритмалар таркибида 15% гача натрий

хлор сақлайди. Бу каби эритмаларнинг барқарорлашиши учун (айниқса
юқори температурада) полимер бирикмалар сарфи кўпаяди.

Кучлиминераллашган бурғилаш эритмаларини тайѐрлаш учун NaCl-

MgCl

2

-KCl тузлари комплексидан фойдаланилди. Шу мақсадда NaCl ва

KCl·MgCl

2

·6H

2

O тузлар 1:1,6 масса нисбатларда аралаштирилди. Тажрибалар

кўрсатганидек, юқорида кўрсатилган бурғилаш эритмалардан фойдаланиш
маълум даражада қудуқ деворларини қурувчи тузли жинсларнинг
эрувчанлигини камайтиради ва қийинчиликлар эҳтимоллигини пасайтиради.
Бу эритмаларни барқарорлаштириш учун бир вақтнинг ўзида бир қанча
фильтрацияни ва қовушқоқликни пасайтирувчилар қўлланилди. Чунки
иккита реагентнинг бир пайтда таъсир этиши ҳар бир реагентни алоҳида
қўллагандан кўра самаралироқ ҳисобланади (сенергизм ходисаси).

Оҳакли эритмаларда оҳакнинг миқдори 0,2 – 2,5 % оралиғида бўлиши

лозим. Оҳакнинг эримаган қолдиғи бурғилаш эритмаси таркибидаги кальций
ионларининг сарфланиши билан йўқолиб боради. Оҳакли эритманинг
қуюқлашиб қолмаслиги учун Ca

2+

ионининг миқдори ва бурғилаш

эритмасининг рН ни қаттиқ назорат қилиш зарур. Ca

2+

ионини сақловчи

сифатида сода саноати чиқиндисидан фойдаланилди ва 65 – 80 кг/м

3

миқдорда қўшилди. Пептизатор сифатида сульфит спиртли барда (ССБ) ва
феррохромлигносульфонат (ФХЛС) дан фойдаланилди. Чиқиндини чучук
эритмага қўшишда фильтрация кўрсатгичи кўтарилди. Қовушқоқликни
тушуриш мақсадида конденсирли ССБ (КССБ-4) нинг КМЦ ва К4 препарати
билан композициясидан фойдаланилди. КССБ билан ишлов берилиб
фильтрацион парда ѐпишқоқлигини камайтириш мумкин, бу ўз навбатида
бурғилаш қурилмаларида сальникларнинг ҳосил бўлишини олдини олади.

Гипсли эритмалар юқори коллоидли гилли жинсларни бурғилаш учун

қудуқ юзи температураси юқори (160

0

С гача) бўлган шароитда

фойдаланилади. Бундай эритманинг фарқли ҳусисияти шундаки, уларда сув
ажратиш қиймати кичик бўлиши шартлигидир, чунки гипс-гилли қобиғи
сувга жуда сезгир бўлади.

Эритмаларни тайѐрлашда Урге кони гипсидан фойдаланилди.

Тадқиқотлар

шуни

кўрсатадики,

дастлабки

эритма

сифатида

фойдаланилиши учун чучук суспензиянинг шартли қовушқоқлиги ВБР-2
бўйича 30–35 с бўлиши керак. Гипсли эритма олиш учун 0,20-0,25 % гипс ва
массасига нисбатан 1,0–1,5 % миқдорда ФХЛС нинг ишқорий эритмасин
қўшиш керак. Олинган суспензия аралаштирилади ва рН миқдорини 9-10
гача ошириш учун каустик сода қўшилади. Сўнг эритмага ўлчанган
миқдорда КССБ–4, КМЦ К-4 реагенти билан бирга қўшим ширт.
Термобарқарорлигини кўтариш учун АМ–5 қўлланиши шарт.

Кальций хлорли эритмаларда (КХЭ) ингибирловчи қўшимча сифатида -

кальций хлорид бўлади. Маълумки, бу каби эритмалар аргиллитларни
бурғилашда самаралиги юқори ҳисобланади.

19

Ингибирлашда кальций катионларининг оптимал миқдори 3000-5000

мг/л ни ташкил этиши аниқланди. Чучук суспензияни КХЭ га айлантириш
учун аввал КМЦ ѐки К4 эритмаси билан, кейин КССБ билан ишлов бериш
шарт. Оптимал технологик кўрсаткичлар (қовушқоқлик 25-30 сек.,
ССК

1

=15÷20 дПа, ССК

10

=30÷50 дПа, фильтрация кўрсаткичи 3-5 см

3

/30 мин)

олингандан кейин кальций хлорид ва охак ѐрдамида ишлов берилиши талаб
этилади.

Тадқиқотлар натижасида Крантау кони бентонитли гиллари асосида

юқори температурага чидамлилиги бўйича аналоги бўлмаган термо- ва
тузгабарқарор камсиликатли бурғилаш эритмалари таркиблари ишлаб
чиқилди.

Сода саноати чиқиндисидан фойдаланиб керн аргиллитида исботланган

мумкин қадар юқори ингибирлаш имкониятига эга бўлган гилсиз бурғилаш
эритмалари ишлаб чиқилди.

№ 70 Шарқий Бердах қудуғидан олинган керн аргиллити бурғилаш

эритмасидан ювиб ташланди ва майдаланди. 2-5 мм ўлчамли фракциялар
танлаб олинди, 100-105

о

С да қуритилди ва 20 г миқдорда намуналар

тайѐрланди. Таркибида чиқинди миқдори кўп булган ва рН қиймати юқори
муҳитда аргиллит энг яхши турғунликка эга бўлди. Оҳак иштирокисиз
лигносульфонат ва ишқор гил заррачаларининг интенсив диспергаторлари
ҳисобланади. Лекин учта компонентлар аралашмаси оҳак таъсирига нисбатан
керн материалига юқори ингибирлаш таъсирини таъминлайди. Кўриниб
турибдики, оҳак, лигносульфонат ва ишқорлар аралашмаси синергетик
самара таъсирига эга.

Ҳар хил хоссали гилкукунлар ишлаб имконини берадиган илмий-

методик қоидалар ва МЧЖ ХК «КАРАКАЛПАК ЦЕМЕНТ» саноат базасида
технологик линия ишлаб чиқилди.

Гилкукунлари лаборатория ва саноат-синови тадқиқотлари, шунингдек,

ишлаб чиқилга бурғилаш эритмаларини №68 Шарқий Бердах газ
қудуқларини бурғилаш жараѐнида тадқиқотлари ўтказилди (саноат синов
далолатномаси). Ушбу ишланмалар МЧЖ «Устюрт ҚББ» да жорий
этилишидан иқтисодий самарадорлиги йилига 227,6 млн. сумни ташкил этди.

ХУЛОСА

Илмий ва амалий тадқиқотлар натижасида қуйидаги хулосалар олинди:
1. Крантау, Бештюбе ва Хўжакул конлари бентонитларининг кимѐвий-

минерологик, гранулометрик таркиби ҳамда физик-кимѐвий хоссалари
ўрганилган ва улар бурғилаш эритмалари асоси сифатида фойдаланишга
тавсия этилган.

2. Танлаб олинган Қорақалпоғистон гилларини таркиби ва хоссаларини

инобатга олган ҳолда байитиш, майдалаш ва натрий сақловчи реагентлар
билан модификациялашнинг оптимал шароитлари аниқланган.

3. Сода саноати чиқиндисининг кимѐвий таркиби ва хоссалари

ўрганилган ва бурғилаш эритмалари таркибидаги оҳакни алмаштириш
имконияти кўрсатилган.

20

4. Импорт барит ўрнини босувчи сифатида доломит ва кальцитлар

асосида бурғилаш эритмалари оғирлаштирувчиларини олиш технологияси
тавсия этилган.

5.

МААГ-Na полимерининг бурғилаш эритмаларинг агрегатив

турғинлигига, иссиқ- ва тузбардошлигига таъсири аниқланган.

6.

Қорақалпоғистон маҳаллий бентонитлар асосида бурғилаш

эритмалари учун юқори сифатли гилкукунлар олиш технологияси тавсия
этилган.

7. Қорақалпоқ маҳаллий хомашѐлари ва саноат чиқиндисини қўлланган

ҳолда юқори ингибирловчи хоссаларга эга янги гилли ва гилсиз бурғилаш
эритмалари таркиблари тавсия этилган.

21

НАУЧНЫЙ СОВЕТ DSc 27.06.2017.К/Т.35.01 ПО ПРИСУЖДЕНИЮ

УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ ПРИ ИНСТИТУТЕ ОБЩЕЙ И

НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ И ТАШКЕНТСКОМ ХИМИКО-

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ИНСТИТУТЕ

ИНСТИТУТ ОБЩЕЙ И НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

АБДИКАМАЛОВА АЗИЗА БАХТИЯРОВНА

РАЗРАБОТКА ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНЫХ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

НА ОСНОВЕ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ И ОТХОДА СОДОВОГО

ПРОИЗВОДСТВА КАРАКАЛПАКСТАНА

02.00.11 – Коллоидная и мембранная химия

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ ДОКТОРА ФИЛОСОФИИ (PhD)

ПО ТЕХНИЧЕСКИМ НАУКАМ

Ташкент – 2018

22

Тема диссертации доктора философии (PhD) зарегистрирована в Высшей

аттестационной комиссии при Кабинете Министров Республики Узбекистан за номером
B2017.4.PhD/Т498.

Диссертация выполнена в Институте общей и неорганической химии.
Автореферат диссертации на трѐх языках (узбекский, русский, английский (резюме))

размещен на веб-странице Научного совета по адресу www.ionx.uz и Информационно-
образовательном портале «Ziyonet» по адресу www.ziyonet.uz

Научный руководитель:

Эшметов Иззат Дусимбатович

доктор технических наук

Официальные оппоненты:

Абдурахимов Саидакбар Абдурахманович

доктор технических наук, профессор

Нарметова Гульнара Розикуловна.

Ведущая организация:

доктор химических наук, профессор

Ургенчский государственный университет

Защита состоится «1» марта 2018 г. в «10

00

» часов на заседании Научного совета DSc

27.06.2017.К/Т.35.01 при Институте общей и неорганической химии и Ташкентском химико-
технологическом институте по адресу: 100170, г. Ташкент, ул. Мирзо Улугбека, 77-а. Тел.: (+99871)
262-56-60; факс: (+99871) 262-79-90; e-mail: ionxanruz@mail.ru

Диссертация зарегистрирована в Информационно-ресурсном центре Института общей и

неорганической химии за № 4, с которой можно ознакомиться в информационно-ресурсном
центре (100170, г. Ташкент, ул. Мирзо Улугбека, 77-а). Тел.: (+99871) 262-56-60; факс: (+99871) 262-
79-90.

Автореферат диссертации разослан «17» февраля 2018 года

(реестр протокола рассылки № 4 от «17» февраля 2018 года.

Закиров Б.С.

Председатель научного совета по присуждению

ученой степени, д.х.н.

Салиханова Д.С.

Ученый секретарь научного совета по присуждению

ученой степени, д.т.н.

Тухтаев С.

Председатель Научного семинара при

научном совете по присуждению ученой

степени, д.х.н., проф., академик

23

ВВЕДЕНИЕ (аннотация диссертации (PhD) доктора философии)

Актуальность и востребованность темы диссертации.

Во всем мире

широко ведутся поиски месторождений нефти и газа, а также работы по
разработке и эксплуатации скважин с учетом их структуры и глубины
бурения. Поэтому создаются новые виды буровых растворов с
использованием местных глинистых минералов, химических реагентов и
стабилизирующих добавок из синтетических и природных материалов.

На сегодняшний день в мире выбор эффективных глиноматериалов и

химических реагентов, а также рациональных типов и рецептур буровых
растворов в соответствии с геолого-техническими условиями бурения
является важной актуальной задачей для предупреждения возникающих
осложнений и аварий в скважинах. При этом следует заметить важность
влияния на процесс качественного вскрытия продуктивного пласта типа и
состава используемого бурового раствора, который должен обладать
полифункциональными свойствами по устойчивости к агрессивным средам,
закреплению стенок скважины, удалению выбуренных пород и др.

На сегодняшний день достигнуты теоритические и практические

результаты по разработке эффективных буровых растворов для бурения
нефтегазовых скважин, а также новых импортозамещающих реагентов и
материалов буровых растворов. В частности, особо следует отметить
расширение ассортимента, применяемых в качестве основы буровых
растворов, глин (Навбахорский бентонит (Наваийская область), Шорсуйский
бентонит (Ферганская область)) и стабилизаторов (реагенты КХР, ПАА, К-4,
К-9) на основе местного сырья. В Стратегии действий по дальнейшему
развитию Республики Узбекистан предусмотрены задачи: «Подъем
промышленности путем перевода ее на качественно новый уровень, к
дальнейшей интенсификации производства готовой продукции на базе
глубокой переработки местных сырьевых ресурсов, освоению выпуска новых
видов продукции и технологий». В связи с этим, имеют важное значения
научные исследования по разработке полифункциональных буровых
растворов на основе местного сырья и промышленных отходов в
соответствии с геолого-техническими условиями бурения.

Данное диссертационное исследование в определенной степени служит

выполнению задач, предусмотренных в указах Президента Республики
Узбекистан № УП-4707 от 4 марта 2015 года «О программе мер по
обеспечению структурных преобразований, модернизации и диверсификации
производства на 2015-2019 годы», № УП-4947 от 7 февраля 2017 года «О
стратегии действии по дальнейшему развитию Республики Узбекистан» и
Постановлением Президента Республики Узбекистан № ПП-3236 от 23
августа 2017 года «О программе развития химической промышленности на
2017-2021 годы» а также в других нормативно-правовых документах,
принятых в данной сфере.

Соответствие исследования приоритетным направлениям развития

науки и технологий республики.

Данное исследование выполнено в

24

соответствии с приоритетным направлением развития науки и технологий в
республике VII. «Химические технологии и нанотехнологии».

Степень изученности проблемы.

В научно-технической литературе

широко освещены работы по получению глинопорошков, утяжелителей и
химических реагентов для приготовления буровых растворов. Результаты
анализа литературных данных показывают, что на исследования структуры и
свойств бентонитовых глин в качестве основы буровых растворов посвящены
многочисленные работы зарубежных и отечественных ученых. В частности,
зарубежные исследователи Н.Н.Круглицкий, Э.Г.Кистэр, Е.Я.Пондоева,
З.А.Литяева, В.И.Рябченко и многие другие занимались изучением свойств
бентонитовых глин для получения глинопорошков различного назначения.
Ученые Узбекистана К.С.Ахмедов, Э.А.Орипов, М.З.Закиров, С.С.Хамраев,
А.А.Агзамходжаев, С.А.Абдурахимов, Г.Р.Базаров внесли весомый вклад
своими исследованиями в решение проблемы использования бентонитов и
палыгорскитов в качестве основы глинистых буровых растворов.

В литературах имеются сведения о процессе механо-химической

активации и модификации бентонитовых глин и их влиянии на
технологические

характеристики

получаемых

суспензий.

Однако

эффективность применения бентонитов и палыгорскитов различных
месторождений в производстве глинопорошков для буровых растворов
может быть совершенно разной, ввиду непостоянства состава и
характеристик используемого сырья. Для определения их пригодности при
получении полифункциональных буровых растворов требуется исследование
их минералогического и химического составов, а также физико-химических
свойств. Следует отметить, несмотря на то, что Каракалпакстан обладает
значительным запасом бентонитовых глин не использование такого
сырьевого потенциала обусловлено: недостаточной изученностью их
составов и физико-химических свойств, а также отсутствием научно
обоснованной технологии и рецептур для получения необходимых буровых
растворов.

Связь диссертационного исследования с планами научно-

исследовательских работ научно-исследовательского учреждения, где
выполнена диссертация.

Диссертационное исследование выполнено в

рамках плана научно-исследовательских работ по прикладным проектам
Института общей и неорганической химии ЕА 13-ФА-О-11985 «Разработка
новых композиционных углещелочных адсорбентов для очистки хлопковых
масел» (2014-2015 гг.) и ФА-А13-Т131 «Технология адсорбционной очистки
технологических

растворов

цветной

металлургии,

отходов

нефтегазопереработки и продуктов переработки растительного сырья» (2015-
2017 гг.)

Целью исследования

является разработка способов применение

бентонитов, доломитов Каракалпакстана в качестве основы буровых
растворов, а также отхода содового производства в качестве
стабилизирующей и ингибирующей добавки.

Задачи исследования

:

25

изучение химического состава и физико-химических свойств бентонитов

месторождений Крантау, Бештюбе и Ходжакуль и оценка возможности их
использования в качестве основы для получения буровых растворов;

исследование влияния обогащения, дезинтеграторного измельчения и

химической модификации на коллоидно-химические свойства глинистых
суспензий;

подбор утяжелителей буровых растворов из кальцитового и

доломитового сырья Каракалпакстана;

исследование структурообразования в утяжеленных глинистых

растворах, стабилизированных полимерными реагентами, в условиях
соленой агрессии и высоких температур;

разработка рецептур термо-, солеустойчивых, ингибированных

глинистых буровых растворов на основе бентонитов Крантауского,
Бештюбенского и Ходжакульского месторождений;

исследование состава и свойств отхода содового производства

Каракалпакстана, разработка глинистых и безглинистых буровых растворов с
использованием отхода содового производства;

изучение фильтрационно-технологических и реологических свойств

разработанных буровых растворов в присутствии защитных коллоидов;

промысловые

испытания,

разработка

нормативно-технической

документаций и оценка экономической эффективности разработанных
технологий.

Объектами исследования

являются бентониты Крантауского,

Ходжакульского и Бештюбенского месторождений, кальцитовые и
доломитовые руды, отходы содового производства Каракалпакстана, а также
буровые растворы, полученные с их использованием.

Предметом исследования

является изучение закономерностей

химической модификации глинистых минералов, установление оптимальных
режимов получения глинопорошков, создание технологии получения
глинопорошков и утяжелителей из доломитового и кальцитового сырья, а
также способы утилизации отхода содового производства.

Методы

исследования.

Рентгенография,

микроскопия

и

дифференциально-термический анализ.

Научная новизна диссертационного исследования

заключается в

следующем:

установлены оптимальные условия получения глинопорошков из

бентонитов

Крантауского,

Бештюбенского

и

Ходжакульского

месторождений;

доказано возможность замены товарной извести в составе буровых

растворов с отходом содового производства;

установлена принципиальная возможность приготовления безглинистых

буровых растворов, на основе отхода содового производства с добавками
лигносульфоната и каустической соды с высокими ингибирующими
свойствами и обеспечивающих снижение осложнений, связанных с
прихватом бурильного инструмента;

26

установлена связь физико-химических процессов, происходящих при

контакте пород и фильтратов буровых растворов с их технологическими и
реологическими параметрами;

разработаны рецептуры пресных, минерализованных, кальциевых,

малосиликатных глинистых буровых растворов с использованием
бентонитов

Крантауского,

Бештюбенского

и

Ходжакульского

месторождений;

созданы новые рецептуры утяжеленных глинистых растворов на основе

кальцитовой и доломитовой руды Каракалпакстана.

Практические результаты исследования

заключается в следующем:

разработана технологическая схема получения утяжелителей буровых

растворов на основе доломитовых и кальцитовых руд Каракалпакстана;

создана принципиальная технологическая схема и условия получения

глинопорошков на основе местных бентонитовых глин.

разработан технологический регламент по производству глинопорошка

для буровых растворов;

Достоверность результатов исследования

обосновывается тем, что

экспериментальные результаты получены с применением современных
методов исследований и подтверждены данными опытно-промышленного
испытания.

Научная и практическая значимость результатов исследования.

Научная значимость результатов исследования заключается в

установлении химико-минералогического составов и физико-химических
свойств бентонитов и происходящих в них изменениях в процессах
обогащения и химической модификации, а также исследования состава и
свойств кальцитов, доломитов и отхода содового производства
Каракалпакстана.

Практическая значимость результатов исследования заключается в

разработке технологии получения глинопорошков для буровых растворов на
основе местных бентонитов. Использование разработанных доломитовых
утяжелителей в составе буровых растворов позволяет заменить импортное
сырьѐ – барит. Применение разработанных буровых растворов с высокими
ингибирующими свойствами позволит увеличить скорость бурения,
устранить или ослабить осложнения и уменьшить расход материалов и
химических реагентов при бурении скважин.

Внедрение результатов исследования.

На основе полученных научных

данных по разработке способов переработки бентонитов, доломитов и отхода
содового производства Каракалпакстана и новых рецептур буровых
растворов на их основе:

Технология получения глинопорошков для буровых растворов на основе

местных глин Каракалпакстана внедрена на базе ИП ООО «КАРАКАЛПАК
ЦЕМЕНТ»

(Справка АК «Узбекнефтегаз» от 22.01.2018 г. № 06/12-1-10). В

результате были созданы возможности получения модифицированных
глинопорошков высокого качества на основе местных бентонитов
Каракалпакстана;

27

новые полифункциональные буровые растворы с использованием

глинопорошков и отхода содового производства внедрены в практику
бурения ООО «Устюртское УРБ»

(Справка АК «Узбекнефтегаз» от

22.01.2018 г. № 06/12-1-10) В результате создана возможность получения
буровых растворов эффективных по устойчивости к высоким температурам и
наличию солей;

внедрены в практику бурения ООО «Устюртское УРБ» утяжеленные

буровые растворы с использованием доломита и отхода содового
производства (Справка АК «Узбекнефтегаз» от 22.01.2018 г. № 06/12-1-10) В
результате были созданы возможности получения безглинистых буровых
растворов, отличающихся высокими ингибирующими свойствами и
обеспечивающих

сохранение

устойчивости

стенок

скважин

с

легконабухающими глинистыми породами.

Апробация

результатов

исследования.

Результаты

данного

исследования были обсуждены на 4-х международных и 6 республиканских
научно-практических конференциях.

Опубликованность результатов исследования.

По теме диссертации

опубликовано всего 21 научных работ. Из них 9 научных статей, в том числе
5 в республиканских и 4 в зарубежных журналах рекомендованных Высшей
аттестационной комиссией Республики Узбекистан для публикации
основных научных результатов диссертаций.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из

введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и
приложения. Объем диссертации составляет 113 страниц.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении

обосновываются актуальность работы и востребованность

проведенного исследования, характеризуются цель и задачи, излагается
соответствие исследования приоритетным направлениям развития науки и
технологий республики Узбекистан, научная новизна и практические
результаты исследования, раскрываются научная и практическая значимость
полученных результатов исследования, опытно-промышленные испытания,
сведения об опубликованных работах и структуре диссертации.

В первой главе диссертации «

Современное состояние вопроса

разработки глинопорошков и буровых растворов на их основе

»

рассмотрены глинистые минералы, применяемые в качестве основы буровых
растворов, физико-химические способы регулирования свойств глинистых
минералов, а также, рассмотрены наиболее важные свойства буровых
растворов при бурении нефтегазовых скважин, их классификация, изучены
существующие представления об управлении поведением буровых растворов
в строительстве скважин и о процессах, протекающих в них. Подробно
представлены данные о коллоидно-химических основах создания глинистых
буровых растворов и реологических свойств буровых растворов,
необходимые в процессе бурения. Приведены основные представления о

28

фильтрационных процессах глинистых буровых растворов и данные о
утяжелителях и о химических реагентах, применяемых для стабилизации
буровых растворов.

Анализ

литературы

предопределяет

возможность

применения

бентонитов и доломитов Каракалпакстана и отходов содового производства
для получения новых реагентов и буровых растворов на их основе. Анализ
литературы позволил сформулировать цель и задачи настоящей работы.

Во второй главе диссертации

«Физико-химические основы создания

глинопорошков для буровых растворов на основе бентонитовых глин
Каракалпакстана»

приведены данные о химико-минералогических составах

и физико-механических характеристиках бентонитовых глин Крантауского,
Бештюбенского и Ходжакульского месторождений и коллоидно-химических
свойств их суспензий.

Комплексное исследование минералогических составов бентонитов

осуществляли методами рентгенографического и термогравиметрического
анализов. Съемку рентгенограмм проводили с помощью рентгеновского
порошкового

дифрактометра

XRD

–

6100

(Shimadzu,

Japan).

Термогравиметрические исследования были выполнены при помощи
дериватографа системы Paulik-Paulik-Erdey. Скорость образцов составила
10º/мин, масса навески – 100 мг.

Химический анализ тонких фракций глины выполнялся по ГОСТ 2642-

81, согласно которому определяют весовые проценты SiO

2

, TiO

2

, Al

2

O

3

,

Fe

2

O

3

, MgO, MnO, CaO, Na

2

O, K

2

O и P

2

O

5

. Для определения дисперсного

состава использовали ситовой и седиментационный методы анализа по ГОСТ
21216-2014, который основывается на различных скоростях оседания частиц
разных размеров под воздействием гравитационных сил в растворе.
Взмучивание суспензии производилось один раз через определенный срок,
пробы взяты с различных глубин.

В результате комплексного исследования минерального состава

бентонитов методами рентгенографии, термогравиметрии определено, что
основными глинистыми минералами являются монтмориллонит с примесями
каолинита, палыгорскита и гидрослюды. Кроме них присутствуют кальцит,
кварц, полевые шпаты и хлориды. В табл. 1 приведены результаты
химического анализа глинистых минералов. Для сравнения в табл. 1
приведен химический состав Навбахорского щелочного бентонита (НЩБ),
широко используемого в буровой практике.

Приведенные в табл. 1 и 2 данные показывают, что глины различных

месторождений

различаются химическими и

гранулометрическими

составами. При естественной влажности глин 3,24-5,50% объемная масса
бентонитов равна для образцов глин КР1 – 2,2; КР2 – 2,3; Б1 – 2,2; Б2 – 2,1;
Б3 – 2,3 и ХД – 2,2 г/см

3

. Предельная влагоемкость – 6,2-8,5%, а при более

высокой влажности глины теряют рассыпчатость.

29

Таблица 1.

Химический состав природных бентонитовых глин Каракалпакстана

Глина

Содержание, % на сухое вещество

SiO

2

Al

2

O

3

Fe

2

O

3

+

FeO

CaO

MgO Na

2

O K

2

O P

2

O

5

SO

3

CO

2

П.П.П

КР1

64,2

14,9

4,7

2,3

3,5

1,1

0,6

0,2

0,4

0,6

7,9

КР2

60,3

16,8

6,6

1,1

1,9

3,6

2,4

0,2

0,3

0,1

6,7

ХД

57,7

16,7

6,1

1,1

1,8

1,5

3,1

0,2

0,6

0,4

11,0

Б1

58,31 16,69

4,91

2,02

1,19

5,52

3,25

0,11 0,42 0,59

7,4

Б2

63,45 18,75

2,92

3,45

1,18

1,65

0,75

0,21 0,56 0,74

6,9

Б3

63,27 18,45

3,64

2,48

1,59

-

-

0,39 0,64 0,78

9,4

НЩБ

*

57,91 14,04

5,10

0,48

1,84

1,53

1,75

0,43

0,75

0,2

15,97

Примечание:

*

- контрольный образец

Таблица 2.

Гранулометрический состав глин Каракалпакстана, %

Глина

Размеры частиц, мм

1,0 – 0,063

0,063 – 0,01

0,01 – 0,005

0,005–0,001

Менее 0,001

КР1

12,5

38,6

14,5

21,6

12,8

КР2

9,1

25,0

8,2

18,9

38,8

Б1

14,4

36,7

15,6

23,5

9,8

Б2

15,5

36,1

19,7

19,8

8,9

ХД

8,1

15,0

18,2

28,9

29,8

НЩБ

8,9

13,1

27,2

19,8

31

На основе данных глин были приготовлены глинопорошки способом

помола в шаровой мельнице и проведены исследования по ГОСТ 25796.83
«Сырье глинистое в производстве глинопорошков для буровых растворов.
Методы

испытаний».

Для

приготовления

суспензий

различными

концентрациями твердой фазы использовали прокипяченную охлажденную
хозяйственную воду.

Изучаемые глины различаются по реологическим свойствам их

суспензий. На рис. 1, показаны изменения условной вязкости (Т) в
зависимости от содержания глинистой составляющей суспензий. Как видно,
для получения глинистых суспензий с одинаковыми значениями условной
вязкости расходуются разные количества глин. Более высокими вязкостными
и структурообразующими (СНС) свойствами обладает суспензия полученная
на основе КР2. Эта глина образует устойчивую суспензию, о чем
свидетельствует значения суточного отстоя (СО) и стабильности (С)
системы. Глина Б1 также образует вязкую суспензию с низкими значениями
СО. В табл. 3 приведены коллоидно-химические свойства 10 % суспензий
глин Каракалпакстана.

30

Рис. 1. Влияние изменение

концентрации глины на условную

вязкость суспензий: 1 – КР1; 2 – КР2;

3 – ХД; 4 – Б1; 5 - НЩБ

Использование природных бентонитов при получении буровых

растворов связано с их подготовкой, т.к. наличие примесей, негативно влияет
на их технологические свойства.

В работе использовался простой и эффективный способ обогащения

глин – отмывка водой. Обогащение производилось с использованием
специальных методов дробления, промывки и гранулометрической
классификации сырья. Руководствуясь ГОСТ 12536-79 были получены
обогащенные формы глин.

Таблица 3.

Коллоидно-химические свойства 10 % суспензий исследуемых

образцов глин

Глина

ρ, г/см

3

ПВ, Мпа•с

Т, с

СНС

1

/

СНС

10

,

мгс/см

2

СО, %

С, г/см

3

КР1

1,063

14,4

24

34/41

8

0,03

КР2

1,061

15,8

31

36/43

3

0,01

Б1

1,061

14,2

25

30/34

4

0,02

Б2

1,060

11,1

18

22/25

44

˃1

Б3

1,060

7,6

17

15/16

68

˃1

ХД

1,059

13,9

23

24/26

9

0,05

НЩБ

1,062

16,1

28

35/44

4

0,01

Опыты показали, что в результате первичного обогащения происходит

заметные

изменения

в

химическом

составе

глин.

Содержание

тонкодисперсной фракции в образцах глин КР1 и КР2 увеличивается на 24-30
%, а Б1 и Б2 на 14-18 %.

Изменения в химико-минералогическом составе глин сказывается на их

набухающей способности. Так, после обогащения степень набухания глин
КР1, КР2, Б1 и ХД увеличилась от 0,91; 1,12; 0,88 и 0,92 см

3

/г до 1,26; 1,43;

1,37 и 1,24 см

3

/г, соответственно. Приготовленная суспензия из глин КР2 и

Б1, с условной вязкостью 25 с по ВБР-2, содержит всего 5-7 % твердой фазы,
что соответствует выходу бурового раствора не менее 15 м

3

из одной тонны

глины. Увеличение твердой фазы до 10 % приводит к резкому увеличению
вязкости и получению высокоструктурированных глинистых суспензий.
Вышеуказанные данные о свойствах суспензий доказывают возможность
приготовления глинопорошков высокого качества на основе КР2 и Б1 без
дополнительной обработки с модификаторами – соединениями натрия.

31

Набухающая способность Б2 и Б3 без обогащения составляет всего 0,127

и 0,098 см

3

/г, соответственно. Обогащенные формы этих глин не способны

образовывать кинетически и агрегативно устойчивые суспензии. Суспензия,
приготовленная из обогащенной формы Б2, содержит не менее 15 % твердой
фазы, что соответствует выходу бурового раствора 6 м

3

из одной тонны

глины.

Измельчение обогащенной глины производилось в лабораторном

дезинтеграторе с изменяемым числом оборотов ротора до 12000 об/мин.
Были изучены влияние режима работы дезинтегратора и степени влажности
глины на ее измельчение и коллоидно-химические свойства их суспензий.

При увеличении оборотов ротора удельная поверхность глин

увеличивается. В то же время при влажности глины 15 % и больше, наоборот
происходит снижение удельной поверхности. Однако, есть сведения о том,
что увеличение влажности глин улучшает технологические свойства готовых
глинопорошков. Такой характер зависимости объясняется повышением вдвое
содержания в глинопорошке аморфного кремнезема, который при
растворении формирует поликремневую кислоту, за счет чего улучшается
структурно-механические и фильтрационные свойства буровых растворов
приготовленных на их основе.

Для получения качественных глинопорошков на основе КР1, ХД и Б2

следует наряду с обогащением комовых глин применить к ним методы
модификации,

основывающиеся

на

ионном

обмене.

Химическое

модифицирование (c реагентами NaOH, Na

2

CO

3

, NaHCO

3

, сополимерами

метакриловой кислоты) может быть использовано для изменения химических
свойств поверхности, прежде всего его гидрофильности и гидрофобности. В
результате модифицирования глины возможны увеличение агрегативной
устойчивости,

целенаправленные

изменения

реологических

и

фильтрационных свойств суспензий.

Анализы показали, что использование модификаторов глин в процессе

обогащения с последующим дезинтеграторным измельчением глин также
способствует получению качественных глинопорошков с более высокими
выходами буровых растворов. Результаты выполненных исследований
структурных

изменений,

происходящих

в

процессе

обогащения,

дезинтеграторного измельчения и химической модификации, позволила
разработать технологию получения высококачественных глинопорошков для
бурения из щелочноземельных бентонитов. Были получены глинопорошки с
высокими технологическими характеристиками на основе бентонитовых
глин КР2 и Б1 без расхода химических реагентов и с выходом раствора 18-20
м

3

с минимальными значениями фильтрационных показателей. Исполь-

зование кальцинированной соды в количестве 3-4 % от массы сухой глины в
процессе дезинтеграторного измельчения глин Б2, способствует получению
глинопорошка сравнительно высокими технологическими параметрами и с
выходом бурового раствора не менее 15-17 м

3

. Такие результаты также

получены для глин Ходжакульского месторождения при добавке
кальцинированной соды в количестве 1,5 % от массы обогащенной глины.

32

Таблица 4.

Коллоидно-химические и фильтрационные свойства 10 % суспензии

обогащенных и модифицированных глин Каракалпакстана

Глина

ρ, г/см

3

Т, с

СНС

1

/СНС

10

,

мгс/см

2

СО, %

С

В,

см

3

/30мин

ХД обогащ.

1,064

26

24/28

4

0,02

18

ХД модиф.

1,064

30

43/58

2

0,01

16

КР1 модиф.

1,068

34

45/52

0

0

16

КР2 обогащ.

1,065

45

54/87

0

0

10

Б1 обогащ.

1,068

36

56/74

0

0

14

Б2 модиф.

1,067

38

53/76

1

0

16

Исследованы

также

коллоидно-химические

характеристики

и

фильтрационные свойства глинистых суспензий с добавками полимерных
реагентов и солей электролитов.

Рис. 4. Влияние концентрации NaCl

на СО 5 % суспензий образцов глин

Б1: 1 – природный; 2 – обогащенный;

Рис. 5. Влияние концентрации CaCl

2

на СО 5 % суспензий образцов

модифицированных глин: 1 – КР1; 2

– КР2; 3 – Б1; 4-ХД

Установлено, что добавка NaCl до 10 % к суспензиям обогащенных

форм КР2 и Б1 не оказывает влияния на их стабильность. Повышение
концентрации NaCl до 15 % и более в значительной степени влияет на
кинетическую устойчивость суспензий Б1. При этом увеличивается суточный
отстой, происходят заметные изменения в реологических свойствах
получаемых суспензиях. Модифицирование и последующее измельчение
дезинтеграторным способом в значительной степени сказывается на
свойствах Б1 и других глин. Суспензия, приготовленная из таких глин, более
устойчива в отношения воздействия NaCl. На рис. 4 приведены данные,
иллюстрирующие влияния NaCl и его концентрации на СО глинистых
суспензий.

В результате изучения влияния CaCl

2

на свойства суспензий

установлено, что добавка электролита нарушает стабильность суспензий всех
образцов глин. Природные глины не устойчивы к воздействию этого
электролита. В то же время, суспензия на основе модифицированных форм

33

глин КР2 и ХД наоборот мало изменяет свои реологические свойства и
стабильность при добавке к ним до 0,5 % CaCl

2

. На рис. 5, показаны влияния

концентрации CaCl

2

на СО получаемых суспензий.

С целью получения полифункциональных буровых растворов и новых

химических добавок к ним нами были изучены отход содового производства
Каракалпакстана (табл. 5).

Таблица 5.

Химический состав твердого отхода содового производства, %

SiO

2

Al

2

O

3

Fe

2

O

3

+FeO CaO

MgO

Na

2

O

K

2

O

P

2

O

5

SO

3

СО

2

П.П.П.

0,33

0,61

0,25

66,17

2,82

1,21

0,06

0,01

0,1

26,28 28,12

Твердый отход содового производства содержит 56,3 % CaCO

3

, 38,4 %

СаО, 2,98 % MgCO

3

, 2,1 % Na

2

CO

3

и в виде незначительной примеси силикат

натрия, оксиды железа и алюминия.

Его насыпная плотность равна 1,56-1,61

г/см

3

, а влажность составляет 1,54-1,62 %.

Результаты химического анализа твердого отхода предопределяет

возможность его использования в качестве ингибирующей добавки к
буровым растворов т. к. он в своем составе содержит ингибирующий агент –
известь, а карбонат кальция является инертным утяжелителем буровых
растворов. В этой связи нами были изучено влияние различных количеств
добавок отхода на коллоидно-химические свойства получаемых суспензий
(табл. 6).

Таблица 6.

Коллоидно-химические свойства 10 % суспензий глин

обработанных отходом содового производства

Глина

%,

отход

ρ, г/см

3

ПВ,

Мпа•с

Т, с

СНС

1

/

СНС

10

,

мгс/см

2

СО, % С, г/см

3

рН

КР1

2

1,09

16,5

36

40/48

4

0,02

8,5

4

1,14

24,5

45

54/79

2

0,01

9

6

1,17

28,3

52

76/110

3

0,01

10

Б1

2

1,09

17,2

38

38/47

5

0,03

9

4

1,14

27,7

47

67/96

4

0,02

9,5

6

1,17

28,4

56

89/120

4

0,01

10

ХД

2

1,09

14,5

37

38/53

7

0,05

8,5

4

1,14

19,6

45

69/92

3

0,01

9

6

1,17

25,4

56

76/104

4

0,01

10

Как показали результаты исследований, возможна замена товарной

извести твердым отходом. С использованием различных химических
реагентов и отхода можно приготовить глинистые суспензии с низкими (рН

≤

9) и высокими (рН>10) значениями рН, различающиеся коллоидно-

химическими свойствами.

34

Как показано в таблице добавка отхода вызывает увеличения вязкости и

СНС суспензий, ухудшение стабильности, что можно устранить обработкой
суспензий химическими реагентами-стабилизаторами.

Наряду были изучены коллоидно-химические и ингибирующие

свойства безглинистых суспензий, состоящие из бурого угля, каустической
соды, воды. Обнаружено, что такие системы обладают высокими
ингибирующими свойствами. Ингибирующие действия, которых основано на
образовании в определенных температурных условиях нерастворимых в воде
цементирующих веществ — гидросиликатов кальция и магния.

Результаты исследования твердого отхода и его влияния на свойства

суспензий показали возможности замены некоторых реагентов-ингибиторов
при получении безглинистых буровых растворов.

В третьей главе

«Изучение доломитового и кальцитового сырья

Каракалпакстана в качестве утяжелителей буровых растворов»

приведены основные свойства утяжелителей на базе доломитового и
кальцитового сырья. Предпосылкой для исследования и создания
утяжелителей из доломитового и кальцитового сырья явились особенности
физико-химического взаимодействия дисперсных частиц этих пород с
водной средой и разбуриваемыми горными породами, позволяющие
сохранять удовлетворительные реологические свойства системы. Эти
утяжелители из карбонатных пород, которые растворяются в кислотах, что
позволяет устранять последствия закупорки (кольматацию) продуктивных
горизонтов и восстанавливать первоначальную проницаемость продуктивных
пластов.

В работе была поставлена задача получение утяжеленных глинистых

буровых растворов с плотностью порядка 1,4 г/см

3

и выше. Все растворы на

водной основе перед утяжелением имели параметры СНС

1

=15-25 мгс/см

2

;

Т=25-30 с; В=15 см

3

/30 мин, т.к. при больших значениях СНС и вязкости при

утяжелении произойдет загустевание раствора, а при большей фильтрации –
седиментация частиц утяжелителя. Плотность исходных 10 % глинистых
растворов составили - 1,06 г/см

3

. При добавке к этому раствору 50; 100; 150 и

200 % по массе доломита, его плотность увеличилась до 1,35; 1,56; 1,71 и
1,84 г/см

3

.

Рис. 6. Влияние концентрации

доломита на водоотдачу 7 %

суспензий глин обработанных с КМЦ

в количестве 1%: 1 – КР1; 2 – Б1; 3 –

ХД.

Рис. 7. Влияние концентрации

доломита на СНС 7 % суспензий

глин обработанных с КМЦ в

количестве 1%: 1 – КР1; 2 – Б1; 3 –

ХД.

35

Установлено, что плотность доломита и кальцита почти одинаковы по

числовым значениям. Поэтому для получения необходимых значений
плотностей глинистых суспензий нужно почти одинаковое количество
утяжелителей. Для достижения плотности глинистой суспензии до 1,4 г/см

3

в

неѐ необходимо добавить 60 % доломита или 65 % кальцита.

Доломиты и кальциты гидрофобные, т.е. молекулярное взаимодействие

между дисперсной фазой и дисперсионной средой выражено слабо и их
частицы самопроизвольно коагулируют. Для получения кинетически
устойчивых буровых растворов изучено влияние утяжелителей на
структурообразование

в

глинистых

системах,

стабилизированных

полимерными реагентами и влияние степени минерализации и высоких
температур на эксплуатационные свойства утяжеленных глинистых буровых
растворов (рис. 6, 7).

В четвертой главе диссертации

«Разработка эффективных рецептур

буровых растворов для применения в условиях Устюртского
нефтегазоносного региона»

приведены результаты по разработке новых

рецептур пресных, минерализованных, кальциевых, малосиликатных
глинистых буровых растворов на основе бентонитов Каракалпакстана, а
также безглинистых буровых растворов. Исследования проводились с
учетом известных буровых растворов и специфических горно-геологических
особенностей месторождений газа на Устюртском регионе. Особенности эти
заключаются в необходимости повышения устойчивости стенок скважин,
поддержания необходимых фильтрационных, реологических и структурно-
механических свойств глинистых растворов при потенциально осложненных
условиях бурения, выраженных соленой и сероводородной агрессией,
осыпями и обвалами стенок скважины.

В результате проведенных исследований рекомендованы ряд рецептур

буровых растворов на основе бентонитов Каракалпакстана, в т. ч. пресные и
минерализованные глинистые растворы, карбонатные, известковые,
гипсовые, хлоркальциевые, малосиликатные, малоглинистые растворы, а
также разработаны рецептуры безглинистых буровых растворов на основе
отхода содового производства.

Разработанный пресный глинистый раствор состоит из воды,

глинопорошка, смазочной добавки и понизителей фильтрации (КМЦ, КМК,
крахмал, модифицированный крахмал, гипан, метакрил-14, полиакриламид,
препарат К4). Для лучшей пептизации глинопорошков на основе
Бештюбенских и Ходжакульских бентонитов необходимо объязательная
добавка 0,1-0,2 % кальцинированной соды от объема суспензии. В
зависимости от необходимых величин условной вязкости, расход
глинопорошков колеблятся от 3 до 10% и от 2 до 8% в неутяжеленных и
утяжеленных растворах, соответсвенно. Показатели водородных ионов
растворов находятся в пределах от 7 до 10.

Получены

минерализованные глинистые растворы на основе

нестабилизированных пресных глинистых суспензий. Нестабилизированные
слабоминерализованные растворы содержать около 3 % NaCl от массы. В

36

пресные растворы добавлено расчетное количество NaCl и производились
замеры их технологических свойств. Как было ранее отмечено, все
модифицированные формы изучаемых глин устойчивы по отношению
воздействия хлорида натрия до 15 %. Приготовленные слабоминера-
лизованные растворы проявляют кинетическую и агрегативную устойчивость
при температурах до 60-70ºС. Однако, дальнейшее повышение температуры
вызывает коагуляцию частиц твердой фазы и, соответственно, увеличивается
водоотдача системы.

В приготовленных среднеминерализованных растворах содержалось до

15 % хлорида натрия. Для стабилизации таких растворов (особенно при
высоких температурах) расход полимерных соединений увеличивается.

Для приготовления сильноминерализованных буровых растворов

использовался комплекс солей NaCl-MgCl

2

-KCl. Для этих целей смешивались

соли NaCl и KCl·MgCl

2

·6H

2

O в массовом соотношении 1:1,6. Как показали

опыты, использование вышеуказанных буровых растворов позволяет в
значительной степени предотвратить растворимость соленосных пород,
слагающих стенок скважины, и снизить вероятность осложнений. Для
стабилизации этих растворов одновременно применили несколько
понизителей фильтрации и вязкости, т.к. одновременное воздействие двух
реагентов оказалось более эффективным, чем воздействие каждого реагента
по отдельности (явление синергизма).

В известковых растворах содержание извести должно быть в пределах

0,2 – 2,5 %. Нерастворенный избыток извести исчезает в процессе удаления
ионов кальция. Для предотвращения загустевания известкового раствора
необходим строгий контроль над содержанием ионов Ca

2+

и щелочности

бурового раствора. В качестве носителя ионов Ca

2+

использовали отход

содового производства, фактическая добавка которого составляет 65 – 80
кг/м

3

. В качестве пептизатора использовали сульфит спиртовой барды (ССБ)

и феррохромлигносульфоната (ФХЛС). При добавлении в пресный раствор
отхода показатель фильтрации повысился. С целью понижения вязкости
использовалась композиция конденсированной ССБ (КССБ – 4) с
карбоксилметилцеллюлозой (КМЦ) и препаратом К4. Обработкой КССБ
можно достичь понижения липкости фильтрационной корки, что в свою
очередь препятствует сальникообразованию на бурильных инструментах.

Гипсовые растворы используются для бурения высококоллоидных

глинистых пород в условиях высоких забойных температур (до 160

0

С).

Отличительной особенностью такого раствора является обязательное
наличие низкой значений водоотдачи, т.к. гипсо-глинистая корка очень
чувствительна к воде.

При приготовлении растворов был использован карьерный гипс

месторождения Урге. Опыты показали, что для использования в качестве
исходного раствора пресная суспензия должна иметь условную вязкость
равную 30–35 с по ВБР–2. Для получения гипсового раствора следует
добавить гипс в количестве 0,20-0,25 % и щелочной раствор ФХЛС в
количестве 1,0–1,5 % по массе. Полученную суспензию следует

37

перемешивать и для увеличения рН до 9–10 добавлять каустическую соду.
После этого в раствор следует внедрить расчетное количество КССБ–4,
КМЦ совместно с препаратом К-4. Для увеличения термостойкости следует
применить АМ–5.

В хлоркальциевых растворах (ХКР) в качестве ингибирующей добавки

имеется хлорид кальция. Известно, что такие растворы наиболее
эффективны при разбуривании аргиллитов.

Установлено, что оптимальное содержание катионов кальция, при

котором достигается ингибирование, составляет 3000-5000 мг/л. Для
перевода пресной суспензии в ХКР следует использовать обработку сначала
с раствором КМЦ или К4, а затем КССБ. После получения оптимальных
технологических показателей (вязкость 25-30 с, СНС

1

=15÷20 дПа,

СНС

10

=30÷50 дПа, показатель фильтрации 3-5 см

3

/30 мин) требуется

обработка раствора при помощи хлорида кальция и извести.

В результате исследований разработаны рецептуры термо- и

солеустойчивых малосиликатных глинистых буровых растворов на основе
бентонитовой глины Крантауского месторождения, не имеющие аналогов по
своему действию при высоких температурах

.

Используя отход содового завода разработаны безглинистые буровые

растворы с максимально возможными ингибирующими свойствами, что
доказано на керновом аргиллите.

Керн аргиллита со скважины № 70 Восточный Бердак был отмыт от

бурового раствора и измельчен. Отобрали фракцию с размером кусочков 2-5
мм, высушили при 100-105

о

С и приготовили навески по 20 г. Лучшая

устойчивость аргиллитового кернового материала была в среде, которая
содержала большое количество отхода и высокие значения рН. В отсутствие
извести лигносульфонаты и щелочи являются интенсивными диспергаторами
глинистых частиц. Однако смесь этих трех компонентов обеспечивала
лучшее ингибирующее действие на керновый материал, чем действие только
извести. Как видно, смесь извести, лигносульфонатов и щелочи обладает
влиянием синергетического эффекта.

Разработаны научно-методические принципы и создана технологическая

линия, на производственной базе ИП ООО «КАРАКАЛПАК ЦЕМЕНТ»,
обеспечивающая получение глинопорошков различного качества и
разработан технологический регламент на получение опытно-промышленных
партий глинопорошков.

Проведены лабораторные и опытно-промышленные испытания

глинопорошков и разработанных буровых растворов в процессах бурения
газовых скважин № 68 Восточный Бердак ООО «Устюртское УРБ» (акт
опытно-промышленных испытаний от 30.10.2017 г.) Экономический эффект
от внедрения данных разработок в ООО «Устюртское УРБ» составил 227,6
млн. сум в год.

38

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На

основании

теоритических

положений

и

проведенных

экспериментальных исследований были получены следующие результаты:

1. Определены химико-минералогический и гранулометрический

составы и физико-химические свойства бентонитовых глин Крантауского,
Бештюбенского и Ходжакульского месторождений и они предложены в
качестве основы буровых растворов.

2. Определены оптимальные условия обогащения, измельчения и

модификация с натрий содержащими реагентами подобранных глин
Каракалпакстана с учетом их состава и свойств.

3. Установлены химический состав и свойства отходов содового

производства, предназначенных замене товарной извести в составе
получаемых буровых растворах.

4. Предложена технология получения утяжелителя буровых растворов

на основе местного доломитового и кальцитового сырья взамен импортному
бариту.

5. Установлено влияние полимера МААГ-Na на агрегативную

устойчивость, термо- и солестойкость буровых растворов.

6. Предложена технология производства глинопорошков высокого

качества на основе местных бентонитов Каракалпакстана.

7. Предложены составы буровых растворов с высокими ингибирующими

свойствами с использованием местных сырьевых ресурсов и отхода содовой
промышленности.

39

SCIENTIFIC COUNCIL AWARDING SCIENTIFIC

DEGREES DSc 27.06.2017.К/Т.35.01 AT INSTITUTE OF GENERAL AND

INORGANIC CHEMISTRY AND TASHKENT

CHEMICAL_TEXNOLOGIGAL INSTITUTE

INSTITUTE OF GENERAL AND INORGANIC CHEMISTRY

ABDIKAMALOVА AZIZA BAXTIYAROVNA

DEVELOPMENT OF MULTIFUNCTIONAL DRILLING FLUID

SOLUTIONS ON THE BASIS OF CLAY MINERALS AND WASTE OF

THE SODA PRODUCTION OF KARAKALPAKSTAN

02.00.11 - Colloid and membrane chemistry

DISSERTATION ABSTRACT FOR THE DOCTOR OF PHILOSOPHY

(PhD) TECHNICAL SCIENCES

Tashkent – 2018

40

The theme of dissertation doctor of philosophy (PhD) was registered at the Supreme

Attestation Commission at the Cabinet of Ministers of the Republic of Uzbekistan under number
B2017.4.PhD/Т498.

The dissertation has been carried out at the Institute of General and Inorganic Chemistry.
The abstract of the dissertation in three languages (Uzbek, Russian and English) is posted on the

web page of Scientific council at the address of www.inp.uz and Information-educational portal
«Ziyonet» (www.ziyonet.uz).

Scientific consultant:

Eshmetov Izzat Dusimbatovich

doctor of technical sciences

Official opponents:

Abduraximov Saidakbar Abdurahmanovich

doctor of technical sciences, professor

Narmetova Gulnora Rozikulovna

doctor

of chemical sciences, professor

Leading organization:

Urgench state university

The defense will take place on the «1» March 2018 at 10

00

at the meeting of Scientific council DSc

27.06.2017.К/Т.35.01 at Institute of General and Inorganic Chemistry, Tashkent Chemical-technological
Institute, (Address: 100170, Tashkent, Mirzo Ulugbek Str., 77-а. ph.: (+99871) 262-56-60; fax: (+99871)
262-79-90; e-mail: ionxanruz@mail.ru).

The dissertation can be reviewed at the Information Resource center of Institute of General and

Inorganic Chemistry, (is registered number No 4). Address: 100170, Tashkent, Mirzo Ulugbek Str., 77-а.
ph.: (+99871) 262-56-60; fax: (+99871) 262-79-90).

Abstract of dissertation sent out on «17» February 2018 year
(mailing report No 4 on «17» February 2018 y.).

B.S. Zakirov

Chairman of scientific council on award of scientific

degree D.Ch.S., professor

D.S. Salikhanova

Scientific secretary of scientific council on award of

scientific degree of doctor of sciences D.T.S., professor

S. Tukhtayev

Chairman of scientific seminar under scientific

council on award of scientific degree

of doctor of sciences, D.Ch.S., academician

41

42

INTRODUCTION (abstract of PhD thesis)

The aim of the research

is to develop methods of application of bentonites,

dolomites of Karakalpakstan as the basis of drilling fluids and waste soda
production as a stabilizing and inhibiting additives.

The objects of research

are bentonities of Krantau, Hodzhakul and

Beshtjuben deposits, calcite and dolomite ores, wastes of soda production of
Karakalpakstan, and also drilling fluids obtained with their use.

The scientific novelty of dissertational research

consists in the following:

Optimal conditions for obtaining mud powders from Bentonites of Krantau,

Beshtjuben and Hodzhakul fields are established, providing economy of raw
material consumption and allowing to receive drilling fluids with wider spectrum
of controlled rheological characteristics;

the possibility of substitution of commercial lime in the composition of

drilling fluids with soda production waste is shown;

the basic possibility of preparation of clayless drilling solutions is shown, on

the basis of a waste of soda production with additives of lignosulphonate and
caustic soda with high inhibitory properties and providing reduction of clamped-
related drilling tools complications;

the connection of physical and chemical processes occurring at contact of

rocks and filtrates of drilling fluids with their technological and rheological
parameters is established;

the recipes of fresh, mineralized, calcic, little silicated clay drilling fluids

using bentonites of Krantau, Beshtjuben and Hodzhakul deposits are formulated;

New recipes of weighted clay fluid solutions on the basis of calcite and

dolomite ore of Karakalpakstan were created.

Implementation of research results.

Based on the obtained scientific date on

the development of methods for processing bentonite, dolomite and waste of soda
production in Karakalpakstan and new formulations of drilling fluids based on
them:

The technology of obtaining mud powders drilling fluid solutions on the basis

of local clays of Karakalpakstan on the basis of LLC «KARAKALPAK
CEMENT» (Certificate of «Uzbekneftegaz» from 22.01.2018, № 06/12-1-10) is
implemented. As a result, the modified mud powders of high quality on the basis
of local bentonites of Karakalpakstan.

New multifunctional drilling fluids with the use of mud powders and waste of

soda production are implemented into drilling practice of LLC «Ustyurtskoe URB»
(Certificate of «Uzbekneftegaz» from 22.01.2018, № 06/12-1-10). As a result,
effective on stability at high temperatures and the presence of salts drilling fluids
were obtained;

Weighted drilling fluids with the use of dolomite and a waste of soda

production are developed and introduced into the practice of drilling at LLC
"Ustjurtskoe URB" (certificate of "Uzbekneftegaz" from 22.01.2018, № 06/12-1-
10). As a result, clayless drilling fluids with high inhibitory properties and ensuring
the stability of the borehole walls in the easy swelling clay rocks were obtained.

43

Volume and structure of the thesis.

The dissertation work consists of

introduction, four chapters, conclusion, the list of references, applications. The
volume of the dissertation is 114 pages.

44

ЭЪЛОН ҚИЛИНГАН ИШЛАР РЎЙХАТИ

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

LIST OF PUBLISHED WORKS

I бўлим (I часть; part I)

1.

Абдикамалова А.Б., Эшметов И.Д. Комплексное изучение

бентонитовых глин Крантауского месторождения // Узбекский журнал нефти
и газа. – Ташкент, 2017. - № 4. - С. 36-39. (02.00.00. № 7)

2. Абдикамалова А.Б., Эшметов И.Д. Утяжелители на базе доломитового

и кальцитового сырья Каракалпакстана // Universum: Химия и биология:
электрон.

науч.

журн.

2017.

№

1

(43).

URL:

http://7universum.com/ru/nature/archive/item/5434

(02.00.00. № 1)

3. Абдикамалова А.Б., Хамраев С.С. Разработка новых рецептур термо-

и солестойких глинистых буровых растворов на основе Бештюбенского
бентонита // Узбекский журнал нефти и газа. – Ташкент, 2015. - № 4. - С. 38-
42. (02.00.00. № 7)

4. Абдикамалова А.Б., Хамраев С.С. Химико–минералогический анализ

бентонитовых глин Крантауского месторождения и возможности повышения
эффективности их применения как сырья для получения глинистых буровых
растворов. // Узбекский химический журнал. – Ташкент, 2015. - № 5. – С. 32-
35. (02.00.00. № 6)

5.

Абдикамалова А.Б., Хамраев С.С. Комплексное изучение

бентонитовых глин Бештюбенского месторождения и возможности
повышения эффективности их применения как сырья для глинопорошков //
Химическая промышленность. – Санкт-Петербург, 2017. - № 3. – С. 109-114.
(02.00.00. № 21)

6. Abdikamalova A.B. Formulation of recipes of inhibiting the drilling mud

without solid phase on the basis of industrial waste // Science and edication in
Karakalpakstan. – Nukus, 2017. № 1. – PP. 52-56 (02.00.00. № 16).

7. Абдикамалова А.Б., Эшметов И.Д. Изучение состава и свойств

глинистых

минералов

Ходжакульского

месторождения

и

оценка

возможности повышения их качества для использования возможности
повышения их качества для использования в наиболее важных отраслях
современного производства // Химическая технология, контроль и
управление. 2017. - № 6. – С. 56-59. (02.00.00. № 10)

8. Абдикамалова А.Б., Эшметов И.Д., Калбаев А.М. Механо-химическая

активация бентонитовых глин Крантауского месторождения // Universum:
Химия и биология: 2018. № 2(44), - С. 45-48 (02.00.00. № 1).

9. Abdikamalova A.B., Eshmetov I.D. Investigation of the influence of the

activation mode on the technological properties of clays of Karakalpakstan //
Austrian Journal of Technical and Natural Sciences, «East West» Association for
Advanced Studies and Higher Education GmbH. Vienna. 11-12 2017, - pp. 45-48.

45

II бўлим (II часть; part II)

10. Абдикамалова А.Б., Хамраев С.С. Химико-минералогические

аспекты возможности применения некоторых бентонитовых глин
Каракалпакстан в качестве основы для получения эффективных глинистых
буровых растворов // Бурение и нефть. 2016. - № 5. – С. 56-59. (04.00.00. № 6)

11.

Абдикамалова

А.Б.,

Хамраев

С.С.

Новые

рецептуры

комбинированных составов реагентов для создания ингибирующих
глинистых буровых растворов на основе бентонитов Каракалпакстана //
Бурение и нефть. 2016. - № 11. – С. 30-32. (04.00.00. № 6)

12. Абдикамалова А.Б., Шарипова А.И., Артикова Г.Н., Хамраев С.С.,

Даулетова Ж.К. Регулирования коллоидно-химических свойств суспензий
некоторых

бентонитовых

глин

Каракалпакстана

с

добавками

полиэлектролитов. // Тезисы докладов IV Международной научной
конференции «Коллоиды и поверхности». 3-5 июня 2015 г. – Алматы. – С.
132.

13. Абдикамалова А.Б., Хамраев С.С. Разработка рецептур буровых

растворов на основе Бештюбенского бентонита. // Сб. ст. по материалам
XXXIV-XXXV Международной заочной научно-практической конференции
«Научная дискуссия: Вопросы математики, физики, химии, биологии». – М.:
2015. № 10-11 – С. 99-102.

14. Абдикамалова А.Б., Хамраев С.С. Ингибириющие буровые

растворы на основе Крантауского месторождения // Материалы VIII-
Международной

научно-технической

конференции

«Горно-

металлургический комплекс: достижения, проблемы и современные
тенденции развития». 19-21 ноября, 2015. – Навои. - С. 119.

15. Абдикамалова А.Б., Хамраев С.С., Абдисаттарова Э.А. Технология

приготовления бентопорошков. // 2016 йил «Соғлам она ва бола йили»га
бағишланган «Фан ва таълим-тарбия-жамиятнинг интеллектуал кўзгиси»
мавзусидаги Республика илмий-назарий ва амалий анжуман материаллари.
Нукус, Изд. НМПИ, 2016. – С. 26-27.

16. Abdikamalova A.B., Eshmetov I.D. Formulation of recipes of inhibiting

the drilling mud without solid phase on the basis of industrial waste // XXXVIII
International scientific and practical conference «International Scientific review of
the problems and prospects of modern science and education» Boston. USA, 24-25
October. 2017. – PP/ 7-11

17. Абдикамалова А.Б., Абдисаттарова Э.А. Изучение состава и

структурных особенностей бентонитовых глин Крантауского месторождения
// Матер. конф. VI Научно-практическая конференция «Рациональное
использование природных ресурсов Южного Приаралья». Нукус, 2017. – С.
135.

18. Абдикамалова А.Б., Досанова Г. Разработка рецептур буровых

растворов на основе Бештюбенского месторождения // Матер. конф. VI
Научно-практическая

конференция

«Рациональное

использование

природных ресурсов Южного Приаралья». Нукус, 2017. – С. 136.

46

19. Абдикамалова А.Б., Артикова Г.Н. Ингибированные глинистые

буровые растворы на основе промышленных отходов содового раствора //
Матер. конф. VI Научно-практическая конференция «Рациональное
использование природных ресурсов Южного Приаралья». Нукус, 2017. – С.
137.

20.

Абдикамалова

А.Б,

Хамраев

С.С.,

Сейтназарова

О.М.

Ингибирующие буровые растворы без твердой фазы // 2016 йил «Соғлам она
ва бола йили»га бағишланган «Фан ва таълим-тарбия-жамиятнинг
интеллектуал кўзгиси» мавзусидаги Республика илмий-назарий ва амалий
анжуман материаллари. Нукус, Изд. НМПИ, 2016. – С. 49.

21. Абдикамалова А.Б, Эшметов И.Д., Калбаев А.М. Изучение влияния

реагентов стабилизаторов на свойства глинистых суспензий // Материалы I
Международной конференции «Наука и технология в нефтегазовом деле»,
посвященной 100-летию Кубанского государственного технологического
университета» и 25-летию кафедры МОНГП АМТИ. Арвамир, 2018. – С.

47

Автореферат «Ўзбекистон кимѐ журнали» таҳририятида таҳрирдан

ўтказилди.

Бичими 60х84

1

/

16

. Ризограф босма усули. Times гарнитураси.

Шартли босма табоғи: 3. Адади 100. Буюртма № 3.

«ЎзР Фанлар Академияси Асосий кутубхонаси» босмахонасида чоп этилган.

Босмахона манзили: 100170, Тошкент ш., Зиѐлилар кўчаси, 13-уй.