Файл: Мискарли, А. К. Влияние состава дисперсионной среды на абразивные свойства утяжеленных промывочных систем.pdf

тайного Щелочью и отмытого от NaOH магнетита, а также чистой гидроокиси железа (рис. 20). На термограммах (б и д) ясно выражен экзотермический эффект при 410—417°С, кото­ рый соответствует переходу гидрата окиси железа в Ре20 з [124], отсутствующий на термограмме исходного образца маг­ нетита (см. рис. 20).

То обстоятельство, что на термограмме (с), несмотря на отмывку магнетита от NaOH, сохранился зкзоэффект, со­ ответствующий переходу гидрата окиси железа из аморфного состояния 'в кристаллическое в виде окисла железа Fe2Ö3, сви­ детельствует о том, что образование Fe(OH) 3 есть результат каталитического действия NaOH на магнетит.

Об образовании гидрата окиси железа на поверхности магнетита свидетельствует также рентгеноструктурные ис­ следования осадка, выделенного из центрифугата после кон­ такта магнетита с NaOH.

Перед снятием рентгенограмм осадок обезвоживался в муфельной печи при t = 400-—500°С.

Ь табл. 19 сравниваются межплоскостные расстояния ң

Т а б л и ц а 19

Сравнительные межплоскостные расстояния и интенсивность линий рентгеновского спектра исследуемого осадка Fea0 3

интенсивность линий рентгеновского спектра исследуемого осадка и Fe20 3.

Как видно из табл. 19 и рис. 21, рентгенограммы иссле­ дуемого вещества и Fe2Ü3 полностью совпадают.

Таким образам, образование гидрата окиси железа на поверхности абразива должно привести к уменьшению его твердости и, соответственно, к понижению абразивного дейст« вия.

67

mm

ь<

Что касается одновременного действия щелочи на металл, то оно тоже должно было бы рассматриваться как результат понижения твердости, следовательно, привести к повышению износа металла, но так как конечным эффектом действия NaOH является уменьшение абразивного износа, то пониже­ ние прочности металла подавляется эффектом действия гид­ рата окиси натрия на абразив.

К такому же роду действия следует отнести влияние других щелочных электролитов, а также щелочных поверхно­ стно-активных реагентов, широко применяемых в бурении нефтяных скважин, абразивные числа которых представлены на рис. 6.

68

Рассмотрим теперь реагенты, повышающие абразивный износ, — КМЦ, ССБ и др. На рис. 22 представлены сравни­ тельные термограмімы исходного утяжелителя, утяжелителя, обработанного КМЦ, и чистой карбоксиметилцеллюлозы. Из сопоставления указанных термсграмм видно, что КМЦ не внесла существенных изменений в форуму кривой дифферен­ циального нагревания утяжелителя. Точно так же в центрифугате методом химического анализа не обнаружен переход соединения железа в раствор. Таким образом, повышение абразивного износа в результате влияния карбоксиметилцеллюлозы остается приписать действию последней на металл.

На рис. 23 представлены термограммы другого исследуе­ мого реагента из группы повысителей абразивного износа — сульфит — спиртовой барды. Из сопоставления этих термо­ грамм видно, что они отличаются между собой. На термо­ грамме утяжелителя, обработанного ССБ, появляется напри­ мер, экзоэффект при температуре 415°С, характерный для чистого препарата ССБ (с), дифференциальная кривая кото­ рой имеет несколько критических точек.

Очевидно, сульфолигниновые кислоты и образуют поверх­ ностные соединения с магнетитом, которые разлагаются в довольно широком интервале температур, но не в состоянии содействовать уменьшению износа ввиду того, что сульфо­ лигниновые кислоты, как и поверхностно-активные вещества, более эффективно изменяют твердость поверхности самого металла, результатом чего и является увеличение его абразив­ ного износа.

К группе повысителей абразивного износа относится также и олеат натрия. Последний, будучи поверхностно-актив- ныім веществом, очевидно, действует как понизитель твердо­ сти на поверхность металла, что и приводит к повышению абразивного износа.

Из группы понизителей абразивного износа следует от­ метить действие катионоактивного вещества — катапина-А. Термограмма чистого катапина-А (рис. 24) характеризуется множеством эндоэффектов, соответствующих постепенному его выгоранию.

Дифференциальная кривая магнетита, бывшего в кон­ такте с катапином-А, полностью воспроизводит термограмму исходного утяжелителя. Вероятно, уменьшение износа метал­ ла в зависимости от концентрации катапина-А в абразивной суспензии (см. рис. 24) можно объяснить тем, что, адсорби­ руясь на поверхности металла анионной частью, катапин-А приводит к упрочению поверхностных слоев іметалла посред­ ством заполнения кристаллических несовершенств поверхно­ стной структуры, подобно действию активных ионов серы, фтора и хлора [123].

В заключение остановимся на бихромате калия, который

69

ГЛАВА V

АБРАЗИВНО-КОРРОЗИОННОЕ ДЕЙСТВИЕ УТЯЖЕЛЕННЫХ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ НА АЛЮМИНИЕВЫЙ СПЛАВ Д-16

В последние годы в бурении вместо стальных бурильных труб стали широко применяться бурильные трубы из алюми­ ниевых сплавов. Преимущества последних оказались настоль­ ко существенными, что они стали распространяться весьма быстрыми темпами. Достаточно сказать, что американская фирма Рейнолдз Металз, которая стала изготовлять такие трубы только в 1962 г., уже в середине 1963 г. имела общую проходку на бурильных трубах своего производства в размере 369 403 м [125]. Также быстро распространяется применение бурильных труб из алюминиевых сплавов и в Советском Со­ юзе, в частности в Азербайджане [126].

Однако с введением бурильных труб из алюминиевых сплавов остро возникает проблема коррозии. Алюминий и его сплавы не стойки в щелочной среде, а промывочные жидкости, применяемые ныне в бурении, имеют в подавляющем боль­ шинстве случаев именно щелочную среду.

Таким образом, наряду с абразивным износом стального оборудования, с которым мы имели дело раньше, нам прихо­ дится сталкиваться с абразивно-коррозионным износом.

В классификации видов износа М. М. Хрущова [77] особое место отведено коррозионно-механическому изнашиванию. Несмотря на важность и значительную распространенность этого вида износа, исследования в этой области, однако, весь­ ма малочисленны. Остановимся на некоторых из этих работ.

М. М. Хрущов и М. А. Бабичев [61] исследовали абразив­ ный износ металлов на машине Х2-М в присутствии жидкой среды — 0,5%-ного раствора К2СГ2О7. В результате общий износ увеличился в 2,5 раза по сравнению с водой, очевидно за счет комбинированного абразивно-коррозионного процесса. Вместе с тем, авторы установили, что при этом все же сох­ ранились закономерности, ранее выведенные ими для чисто абразивного износа.

71