Технология буровых растворов

часть, а в кислой – катионная. Амфотерные свойства проявляют гидролизован-
ные полиакриламиды, полиакрилонитрилы, сополимеры акриламида и акрило-
нитрила и другие. 
Способность макромолекул к диссоциации и обменным реакциям друг с 
другом и неорганическими соединениями играют важную роль в химической об-
работке буровых растворов, обеспечивая избирательность реагентов, активность в 
различных средах. Например, если в обменных реакциях участвуют поливалент-

---

15 
ные ионы, то макромолекулы могут укрупняться или «сшиваться» между собой, 
образуя либо малоактивные, либо нерастворимые пространственные полимеры. 
Наиболее ярким примером таких процессов является снижение растворимости и, 
соответственно, физико-химической активности полиакрилатов в присутствии 
ионов кальция и магния (при повышении жёсткости водной среды).
При повышении температуры в основном происходит деструкция (рас-
щепление) полимеров с уменьшением молекулярной массы. При этом выделя-
ются различные продукты деполимеризации. Они могут быть вполне 
работоспособными и взаимодействовать как с компонентами бурового раство-
ра, так и между собой с образованием сильно разветвлённых и пространствен-
ных структур.
Деструкция полимерных реагентов может быть связана с окислительны-
ми процессами под действием химических веществ (кислоты, кислород, метал-
лы переменной валентности). Например, деструкция крахмала в кислой среде, в 
результате которой образуются моносахариды. Деструкция линейных полиме-
ров в присутствии железа, меди, никеля, марганца (например, при обработке 
полимерных растворов диоксидом марганца как нейтрализатором сероводоро-
да). Окислительные процессы большую роль играют при ферментативной 
(микробиологической) деструкции органических полимеров, которые сопро-
вождаются снижением реологических свойств их водных растворов, водород-
ного показателя и стабилизирующей способности реагентов. При этом в 
начальной стадии частичное восстановление свойств не представляет серьёзной 
проблемы, а в поздней стадии это не представляется возможным. 
Значительное влияние на свойства полимерных химических реагентов 
оказывают минерализация дисперсионной среды и величина рН. Так, в кислой 
среде молекулы амфотерных и катионных полиэлектролитов будут стремиться 
выпрямиться вследствие действия электростатических сил отталкивания между 
одноимённо заряженными группами, повышая эффективность реагентов, а мо-
лекулы анионных полиэлектролитов глобулизируются за счёт подавления из-
бытком ионов водорода ионизации анионоактивных групп, что сопровождается 
снижением вязкости их водных растворов и эффективности в буровых раство-
рах. В щелочной среде возрастает гибкость и эффективность анионных поли-
электролитов. Однако необходимо отметить, что в щелочной среде 
эффективны, благодаря своим двойным свойствам, и амфотерные полиэлектро-
литы. В связи с тем, что реагенты-стабилизаторы буровых растворов чаще все-
го имеют анионные и амфотерные свойства, в водных системах 
поддерживаются щелочные свойства. Тем не менее требуется ограничение ве-

---

16 
личины рН, так как при избыточном количестве гидроксил-ионов также подав-
ляется ионизация активных групп, что приводит к глобулизации макромолекул. 
Поэтому в паспорте реагента всегда даны рекомендации по предельным вели-
чинам водородного показателя. При отсутствии информации можно рекомен-
довать значения рН в пределах 8,5÷10,5, но большинство современных 
высокомолекулярных реагентов сохраняют эффективность и при сравнительно 
больших величинах водородного показателя. 
Эффективность и направленность действия ионогенных полиэлектроли-
тов изменяется в зависимости от минерализации буровых растворов. Так, 
например, акрилаты и некоторые эфиры целлюлозы в соленасыщенных раство-
рах являются разжижителями наподобие лигносульфонатов, то есть проявляют 
свойства коллоидных ПАВ, что связано с приобретением сферической формы 
макромолекулы (глобулизация полимера). В меньшей степени эти факторы 
влияют на свойства тех полимеров, которые можно отнести к неионогенным. 
Это связано с отсутствием диссоциации активных групп. Некоторое снижение 
вязкости можно объяснить гидрофобизацией поверхности гигантских по своим 
размерам макромолекул.