Влияние водных растворов поверхностно-активных веществ и их смесей на механические свойства известняка тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.11 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА

ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

на правах рукописи УДК 620.186.4

КУРБАЦКИЙ Владимир Александрович

ВЛИЯНИЕ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ И ИХ СМЕСЕЙ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗВЕСТНЯКА

(02.00.11 - коллоидная химия)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

МОСКВА 1992

Работа "ЕаполЕена на кафедре коллоидной химик хикпчесхого факультета МГУ т.М.В.Ясжшосова в КТО УкрГГРИ

Научные руководители: академик Е.Д.ЩУКИН.

доцент, кандидат химических наук : Н.И.НЕАНОЗА,

академик АТН Украины

Н.Ы.ГАВШШНО.

Офацнальныэ оппоненты: до!ггор химических наук

Г.С.Х0ДАК02, '

кандидат химических наук В.С.ВДЕНКО.

Ведущая организация: Даепропетровский горный институт.

Защита состоится 1993 г. в а уд.

в__ часов на заседании специализированного Совета ш химическим наукам.(Д-053.05.69) при Московском Государственном университете ю/,.Ы.В.Лоыовосова (119899. ГСП, В-234. Москва, Ленинские Гора, ШУ. химический факультет.

С диссертацией мокно ознакомиться £ библиотеке химического факультета ИГУ. -

Автореферат разослан _199 г.

Учешй секретарь сшгщализированного совета кандидат химических наук |

ЫАТБЕЕНКО В.Н.

' ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИК/. РАБОТЫ

Актуальность работа. Поверхностно-активные вещества (ПАВ) находят широкое применение в сакых различных технологических процессах благодаря своей уникальной способности адсорбироваться на границе раздела фаз и изменять природа этих границ. Среди зтих явлений важная роль принадлежит влиянию адсорбции ПАВ на мсяфаз-ной поверхности твердое тело-жидкость на механические свойств?, данного тела - эффектуРебиндера; На способности 11АВ облегчать разрушение твердых тел, в тон числе и горных пород, основано использование их 8 качестве одного из основных компонентов бурового раствора. Многообразие .условий.бурения не позволяет .создать универсальный буровой раствор. В этих условиях одним из факторов повышения эффективности разрушения горных пород становится создание систем, обладающих избирательным действием. Использование ПАВ, как веществ , регулирующих взаимодействия на границе раздела порода-буровой раствор, в создании таких систем мота?' явиться одним из перспективных путей целенаправленного изменения механических свойств и интенсификации процесса разрушения.

Целью работы являлось изучение закономерностей адсорбции ПАВ из водных растворов на поверхности известняка и влияния адсорбции ПАВ на механические свойства этой горной породы при испытаниях в различных напряженных состояниях. '

Выбор в качестве об"екта исследования, игпесткяаа.определялся с одной стороны достаточно высокой степенью его чистотц (9ЭЙСаС05Ч с другой - практической значимся?» э.изучен"! -,:?ханических свойств данной горшф порода, которая широко рзспре^трянега- гз территорий Днепровско-Донецкой впадины (ДДВ">, для.'оценки оптимальных рели-мов бурения и промлвки поискозо-раззедочных сква^н.

Задачами исследования являлось :

" ; ' ■ - изучение"закономерностей адсорбции. ПАВ различной природы и"их смесей из водных растворов"на поверхности известняка;

'-выявление зависимости микротвердости известняка от концентрации ПАЗ в растворе ;

, - исследование закономерностей изменения скорости резания . известняка в.водных растворэх ПАВ;

- изучение влияния концентрации ПАВ. в растворе на скорость бурения известняка; ' •

- установление взаимосвязи мевду"адсорбцией ПАВ и изменением механических свойств данной горной породы вследствие этого при испытаниях в различных напряженных состояниях.

Научная новизна, В работе практически впервые проведено комплексное изучение физико-химических явлений, происходящих на границе раздела известняк-раствор ПАВ и влияния водных растворов ПАВ па механические' свойства данной горной породы. Определены . количег.х-юншв закономерности изменения микротвердости, скорости резоь" и мггаиической скорости, бурения в водных растворах анион-актипного Ш'Ь-сул1.фонола, неионогенного - синтанола и смесей ПАВ. На осксиании полученных результатов сделан вывод о том, что в/ растворах сульфоноль максимальное изменение пграиетров, характе-риаукяцих механические свойства известняка наблюдается в области концентраций, соответствующих образованию разреженных адсорбционных слоев на поверхности известняка и значениях электрокинетического потенциала твердой поверхности близких к нули).:

Практическая значимость . Полученные данные могут бить использована при выработке методических рекомендаций для совершенствования технологических элементов бурения с целью снижения энергозатрат и повышения механической скорости бурения карбонатных пород.

3 работе представлен комплекс физико-химических и механических исследований, который может бить использован для опреде-, ле.нияоптимальной концентрации ПАВ в водном растворе при. разрушении'известняков. - - ;

Апробация работы . Результаты работы докладывались и обсуж-дачись на научных семинарах хафедры коллоидной химии МГУ, на заседаниях Ученого Совета УкрГГгИ, на ХУ1 научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ,УкрНЙГН1 (г.Львов, 1989г. \ на ХУП,конференции молоцых ученых и специалистов УкрНИГРИ. (г.Полтава, 1951 г.), на XI Всесоюзной конференции "Поверхностные явяг; ;:я ч рвеппавах и технологиях иовнх материалов" (г.Киев,1991г.).

Дубкш^ции. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных ре С ОТ, ' '

Структура диссертационной работы. Диссертация излочсена на 117 страницах: машинописного текста, включает46 рисунков, 12 таблиц. Основной текст состоит из введения, обзора литература, экспериментальной части и списка литература, включающего 101 наименование.

'. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

: Во введении- обоснован вибор TeM!¿, ее актуальность, опреде-лёш цели и задачи исследований.

Литературный обзор состоит из 2 глав. В первой главе рассмотрены современнее представления ó процессе адсорбции поверх-ностно-активннх веществ ил водных растворов на поверхности полярных адсорбентов-. Во второй главе описаны условия и основные формы проявления эффекта, адсорбционного понижения прочности '(эффекта РебиндераЧ а также особенности разрушения горных пород в присутствии водных растворов ПАВ при испытаниях в-различных напряженных состояниях, Большое внимание уделено описании напряженного состояния, возникающего в процессе разрушения горной порода в присутствии жидких фаз при резании, вдавливании штампа или индентора и бурении.

Основное место в этой часта литературного обзора занимает рассмотрение и анализ результатов исследований по изучению влияния растворов ПАВ на механические' свойства твердых тел.

. В третьей глава дана характеристика- оСоктовисследования, а также приведены методики экспериментов, с помощью которых были получены основные результата.

В качества основного об"екта исследования была взята осадочная горная порода - известняк. Данная порода отобрала а виде керна с глубины 2500 м в скважина Игнатовская 26, которая была пробурена в Дкейрозско-Доиецкой впадине. Это светло-серая.мелкозернистая (размер зерен <0.01№|,хорошо сцементированная порода. РентгеноструктурныГ; и термический анализ, показал, что она на 593 состоит из кальцита.

В качестве ПАЗ били использованы водные растворы анивнзктяв-ного (КЛАВ', неионогенш« (КЛАВ* г.оаерхностно-вктивнь'х весеста» а так^э Их смеси. Неионогенные ПАЗ : ОП-Ю - CtiHw.¡ СцН^О(С-Н^ОУ ' й синтакол - GnKw^OÍCtHt.OíwH » где я = IOflQ, В качестве ¿«яонэзктизнзго ПАВ был азят сульфонал - олкилбеиз'ол-

сульфонат глт^ия (СпН^^СвН^бО^а), где 1 п12*18,

В четвертой главе излагаются и обсуждаются основные результаты, изучения закономерностей адсорбции ПАВ различной прфоды из водных растворов на повархности известняка. Адсорбция на твердой поверхности изучалась в области концентраций, но превышающих _/■ значения ШШ данного ПАВ. Для адсорбционных измерений использовался поропок, порученный при помоле известняка. Поверхность порошка, ояредзАонная различными методами (БЭТ, седиментация, хемосорбция,

ользован также микрометрический классифштторЖС-ЗрОО) составляла 4000 ем*"/г. Величина адсорбции определялась по разт кости ксниантра^й КАВв растворе до и после установления едсорб-циокаогр равновесия. Конце нтращш ПАВ определяли спектрофртомет-

'-.(5рссог<1 Нт40> 'к по изотерме поверхностного иатякеная, "которрз;измеряли'мотодом Вильгельму. Ошибка, в измерении адсорбции не превышала Щ. •-'■ ■ ' .

-'•"• Одним, из основных факторов, определяющих адсорб^ю ПАВ ка твердой поверхности/являотсч заряд этой повархности. В связи с этим параллельно с адсорбцией, измерялся электрокинетический потенциал поверхности частиц известняка. Измерение £ - потенциале проводилось ые^одави шнроэлейтрофорез^ ^^пь-!^-?) и Электроосмоса. V; .:. '

• Показано/ что поверхность известняка в -воде имеёт полряитель-шй заряда взличина которого зависит от природа фонового электролита и изменяется от (-(-2 4) мВ.в воде до + II мВ> раствора -: МдСЕг • Ошибка в измерения . потенциала, составляла 4 2 мВ.

••:;.Изо^рии'вдеор|б1^и' рульфонола да, поверхности известняка из растворов-различного электролитного состава носят ступенчатый, ' ¡характер, который"наиболее ярко проявляется при адсорбции кз води^ряс. ;• -:"....}.,'■''/.•'. '._->,Л'■'•'

60

ео

40

г-юг:.:/с'г

¿0 40 60 60~ 100 Ср'Ю'^М/л

г _ 4 6 8 . 10 Ср-М^М/д , Рис.I.Изотермы адсорбции судьфокода из растаороз на поверхности известняка: а - из водных растворов; б - кз водных растворов^(I) и в присутствии фоновых элехтролятоэ.-КМЭз (2),Кэсе2 с=1С?Ы (3). .

ЗнакоЦ}отиечена концентрация,соответствующая КШ растворов ПАВ.

Таблица I. Значение параметров характеризующих ..

адсорбцию судьфонола на границах раздела раствор-воздух и твердое тело-раствор

Электролит

Раствор ПАБ-воэдух ' " 4-

! раствор ПАВ-I -твердое тело

С^и:ю'м 1Сккм2но м 1П;-1о",Й.,во;Ав2 > ГМО0^ б, А0'

!

диет.веда ' 43,9 285 . 32 55

Й!- 0,/Г*!С?М). 22,5 74р ' '3.7/ 44 М9Се_'0~10°Н) 22,5 47,5 4,2 ,39

1ст.4 2ст.2В

25

420 58

56

С мм г критическая концентрация ыедэллообразовшшя;

Гт - знечзкио кга тиима ль ной. адсорбции на »'рбница раздела раствор; ~ воздух; -; площадь, приходащаяся №> одну молекулу на границе раздела растаор-воздух и твардоо тело -- раствор, соответственно; "Г. - величина адсорбции на твердой роаврхноети. • :

Показано', что электрокинетический потенциал частиц известняка с у о с л'лч а ни еы к о нца нтраци и су льфонола (рис.2) уменьшается до нуля, а затаи возрастает по абсолютной величине до постоянного значения, равного мВ при концентрациях/, бдиадиХк $01; '.;".'•".

О ■;' 10 - £0:. 30 . ■-/• ■; у С;1о|(/«?' '< .Зю.&^ошшч уадмех *39»е|*1М аз. зодпоге "рйтазр&'ка йозерняое^а дев^едеяха '(|)в з«-. ' -(£) с-т еул^озола /

Из анализа адсорбционных, электрокинетических, а также литературных данных следует^ что электростатическое взаимодействиз ¡г хемосорбция анионов 11АВ приводят к изменении заряда частиц известняка в области концентраций сульфонола, соответствующих I ступени на изотерма адсорбции (рис.2). Как видно из табл. I адсорбционный слой при этом является достаточно разрежённым,-так как площадь, приходящаяся на I молекулу примерно на порядок превышает аналогичною значение на границе раздела раствор-воздух. При равновесных концентрациях "С", соответствующих С-1/2 Сккм наблюдается П ступень адсорбции и при .С"СККИ - резкое возрастание адсорбции предполагается' связанным с адсорбцией мицелл на границе раздала твердое тело-раствор ПАВ,

Для определения ориентации молекул ПАВ адсорбированных на .твердой поверхности была проведены опыты по смачиванию поверхности известняка, предварительно модифицированной в растворах сульфонола различных концентраций (рис.31.

Ркс.З.Изменение смачивания водой поверхности известняка, ыодафкцирова-ш:оЙ в растворах суль-■Бакола: X - на границе раздела 'га с рдо а тело-газ; 2 - в условиях избирательного ст'лваняя.

114 <М0?!'/л

: Показано, что незначительная гщфофобизация поверхности наб-лпдается в области концентрация сульфонола,,соответствующих,переходу от I ступени ко П на изотерме адсорбции. Из этого следует, что полярная группа аниона ПАВ связана с твердой-яоверхностьо, а углеводородный радикал ориентирован в сб"ек раствора. При увеличении концентрации сульфонола гядрофилизйция поверхности мотет быть обусловлена образованием бкелоя или эсебциатоп ПАВ на твер-,дой поверхности. ,

Характерной особенностью адсорбции нвионйгенного синтанола из водного раствора на поверхности известняка является его боль-иая, по сравнению с сульфонолом, адсорбционная активность. Следует также отметить незначительное изменение адсорбции а зависимости от концентрации ПАВ в растворе вплоть до С»СККМ, при которой происходит резкое увеличение Г вследствие мицеллярнрй адсорбции (рис.4) '. :

Рве.4.Изотерш адсорбции еннталола на поверхности пэзестнлк» из годных раст-

¡воров КМОа

В конце главы рассматриваются результаты по изучению адсорб-1;ии смесей ПАВ,из водных растворов на поверхности известняка. Растворы смесей А11АВ-Н11АВ были приготовлены таким образом, что концентрация НПАВ (синтанола) была постоянной и равной в одном .случае С-2,5'10"6^ и С»10,6'10"^И - в другом, концентрация суль-фонола изменялась. Была исследована также адсорбция на поверхности известняка из вмеси сульфонол-синтанол (С*10,2 «КГ^М) -;, изопропиловый ¿пирт (СвО,^>, Показано, что адсорбция из смеси ПАВ при одинаковых равновесных концентрациях существенно больше, чей из индивидуального раствора 11АВ (ркс.5). Наряду с этим ' • а растворах смесей ПАВ повышается устойчивость сульфонола к осаждению ионами магния.

. X .2 .3 4. 5 6 Сf 10,U/я Fhc.5.Изотермы адсорбции еульфонола на поверхности известняка из водках растворов (I) и ээ смесей:сульфонол+синтанол (c=2,6-IÖ®M) еуяьфонол+синтанол (е»10,2«1б%)(3);сульфонол+синтанол(с=10,2'1б6М) ❖ азс-кропйловый спирт с=0,£У (4Кфоновый электролит - МоС^ .Знаком П отмочено ККН растворов.

В пятсЗ г\гзаэ излагаются результаты исследований по изучении '-•.гивнания какротаврдости известняка э присутствии водных растворов ПАВ различной природы.

Намерение микротвердости проводилось на полированных пластин-гаг известняка с помощью прибора IMT-3. Значение микротвердости в присутствии жидких фаз определялось при нанесении отпечатка через слой жидкости. Индонтором слулила стандартная алмазная пирамида Виккерса (угол при варгане «¿>136°).

3 результата проведенных исследований било показано, что зависимость микротвордости известняка от концентрации еульфонола а растворе носит .экстремальный характер (рис.6)

Рис.6.Зависимость адсорбции (I) и микротвердости (2) известняка от концентрации еульфонола в воде.

С-Ю^И/л

Максимальное значение цикротвердости, как видно из рис.6, наблюдается в интервала концентраций сульфонола, соответствующих I ступени на изотерме адсорбции. Следует отметить, что увеличение микротвердости сопровождается ростом числа отпечатков, имеющих трещины. Эти результаты дают основание утверядать, что образование разреженного адсорбционного "слоя на поверхности'известняка оказывает охрупчивающее действие, а с увеличением адсорбции в большей степени проявляется пластифицирующее влияние ПАВ.

В растворах синтанола и смесей ПАВ зависимость микротвердости от концентрации носит аналогичный характер, но в растворах смесей ПАВ значения концентраций сульфонола, отвечающих макси-* мальной мифотвердости смещаются в область более низких концентраций, по сравнению с раствором индивидуального ПАВ.

В шестой главе рассматриваются Основные результаты экспериментов по изучению влияния водных растворов ПАВ на скорость резания известняка.

Эксперименты были проведены на приборе "Определитель бурц-мости горных пород ШТР-СГ'.В качестве режущего инструмента использовался абразивный круг. Известно, что при прочих равных условиях, скорость резания зависит от степени засаливания круга и скорости подачи промывочной жидкости в зону резания. Предвари-, тельными опытами были определена оптимальные значения этих параметров. Изменение окорости резания оценивалось по формуле %

= . (I), где о ■

Уср.н£о ,

\/ср.пдй - средняя скорость резания известняка в присутствии водного раствора ПАВ;

^срлг<г средняя скорость резанИя известняка при использовании в качестве промывочной жидкости воды.

В результате проведенных экспериментов показано, что при концентрации сульфонола в воде, равной ¡В»10"®М, скорость резания известняка увеличивается на 20-30% и,далее остается практически кекз-иенноЯ во всем исследуемом интервале,концентраций (рис.74 ,■ ■: ■ ■

"У—ег центрации сульфонола в

воде (I) и смеси ПАВ:суль-фонол+пропиловый спирт. с-0,5М (2).

Рис.7.Изменение скорости резания известняка от кон-

с -10 ,Ы/л

. Сопоставление изотермы адсорбции сульфонола и зависимости ¡скорости резания от концентрации ПАВ показывает, что увеличение скорости резания наблюдается в области концентраций, соответствующих образовашш разреженного адсорбционного слоя на твердой поверхности.

В работе исследовано также влияние водных растворов смесей ПАВ на скорость резания известняков. Показано, что не всегда наблюдалось увеличение скорости резания известняка при использовании смесей ПАВ з качестве промывочной жидкости. Однако во всех исследованных нами системах концентрация сульфонола, при которой наблюдалось максимальное значение скорости резания, уменьшалась по сравнению с аналогичной величиной для раствора индивидуального ПАВ. На рис.7 в качестве характерного, примера приведено сопоставление влияния водного раствора индивидуального ПАВ и смеси ПАВ на скорость резания известняка.

Э^здьмой глава представ®? чы результаты исследований по : изучению влияния водадх растворов ГШ на. буркни® кэгзгжшгг. . -Основное внимание при проведении экспериментов уделено системе : известняк-водный раствор сульфонола.

Опыты по бурению проводились в лабораторных условиях с по-иои^ю бурового стенда, сконструированного ка основе .буровой установки УКВ 12/25. Для исключения влияния бурового инструмента . на результаты исследований былаиспольэована одна и та же алмазная синтзтичоекая коронка типа БСОЬ Эффективность влияния зодного раствора т бурйность горкой породы оценивалась по изменению прироста пэканическоЯ скорости бурения при использовании э квчветго пронывочной жидкости раотзороэ ПАВ по сравнению с

бурением на технической воде :

лУ-Х^- Ю0% : (2), где

лУ

- прирост механической скорости бурения ;

Vисредние скорости бурения известняка при использовании в качестве промывочной жидкости растворов ПАВ и технической воды, соответственно. ■ . >

Влияние водных растворов ПАВ на бурение известняков оценивалось также по изменению об"ема выбуренной породы за единицу

времени в зависимости от концентрации ПАВ в промывочной жидкости.

» 1 . " В результате проведенных исследований показано, что скорость

бурения зависит от концентрации сульфонола в промывочной жидкости и эта зависимость носит экстремальный характер. При выбранных условиях испытания и оптимальной концентрации сульфонола прирост механической скорости бурения составил 31% по сравнению с испытаниями, при которых в качестве промывочной жидкости*использовалась техническая вода.

Сопоставление изотермы адсорбции сульфонола на поверхности, известняка и зависимости об"ема выбуренной породи за единицу времени от концентрации сульфонола в промывочной жидкости (рис.81 показывает,.что максимальный эффект при данном виде разрушения ' горной породы наблюдается в области концентраций, соответствующих образованию разреженного адсорбционного слоя на поверхности из- . вестняка.

V, шЯ

4ыин, 6000

5500

5000

С-Ю^И/д

; ' 20 40 ■ €0 60

Рхс.В.Зависимость адсорбции(I) * обьема выбуренной породы за единицу времени (2) от концентрации сульфонола в растворе.

Наряду о увеличением механической скорости бурения практический интерес представляют результаты исследований по изучению влияния ПАВ 'на буровой инструмент. С помощью электронного микроскопа нами было проконтролировано изменение алмазной коронки в процессе бурения с использованием воды и растворов сульфо-ио л а. Показано, что кристаллы алмазов, коронки, с помощью которой производилось бурение с использованием в качестве промывочной глдности раствора сульфонола, оказались хорошо обнажены, а кристаллы корошси,которая применялась при бурении с использованием сбычноЯ поды - заполированы, то есть происходит обволакивание кристаллов алмазов материалом матрицы короики.

Таким образом срок службы алмазного породоразрушающего ин-• струмвнта увеличивается при бурении известняков в водных растворах сульфонола, по сравнению с бурением в присутствии обычной воды.

Результаты испытаний известняков на буримость при использовании в качестве промывочной жидкости смеси ПАВ (синтанол-суль-фонол)' показали, что' эффективность воздействия 11ДВ на разрушение горней породы возрастает по сравнении с влиянием воднкх растворов индивидуальных ПАВ. Из данных приведенных в таблице 2 следует, что при концентрация синтанола 10,I•10*^1 в смеси синтанол-суль-фонол (Ся 56« Ю- И) прирост механической скорости бурения (дV ) увеличился почти в 2 раза (с 12 до ¡30%) по сравнении с &V в водном растворе синтанола той же концентрации. Такой же по величине эффект наблюдается при сравнении скоростей бурения в растворе данной смеси^и а раствора сульфонола (С-56-

Таблица 2. Результаты исследования влияния растворов ПАВ на буримость известняков

Промывочная; !wmm*H»™J сиЖ™ Прирост1 ' т,п1 ¡«онцентра-скоростьсг|;С1ГИ ( примечание

пп едкость ЦИЛ| "проходки 1про^одто'

I, \wл .Ю-6т/тн I> 1 ' ■I • Ч; I * ' , а I 4 I -

1. Техиическай

зода ' 9.0 0 ; Коронка БС01

' »'5304 .

2. Синтанол 10,1 10,1 12

I 2 3 . 4 5 5

3

4

5

6

7

8 .9

Наряду с увеличением скорости бурения, применение в.качестве промывочной, жидкости смеси синтанол-сульфонол. снижает негативный эффект, связанный с образованием нерастворимых соединений анион-активного ПАВ с поливалентными катионами металлов, присутствующий« в растворе. ' "

В ы в о д ы - ....

1. Показано, что изотерма адсорбции сульфонола из водного раствора на поверхности известняка носит ступенчатый характер. Форма изотермы адсорбции зависит от природа ионов, присутствующих в растворе.

Установлено, что с увеличением адсорбции сульфонола §-потенциал частиц известняка уменьшается до нулевого значения, а затем , меняет знак на противоположный. •• '

2. Показано, что значение адсорбции сульфонола из водных растворов смесей ПАВ (сульфонол-синтанол и сульфонол-синтанол--изопроииловый спирт"» на поверхности известняка больше, чем из , растворов сульфонола. ,„-"V

В смесях ПАВ наблюдается ингибирование осаждения труднорастворимых солей поливалентных металлоа.

3. Установлено, что зависимость микротвердости известняка . бт концентрации ПАВ в растворе носит экстремальный характер.

Техническая

вода 11,9 0 Коронка БС01

Синтанол 81,9 14,5 21 № 5305

: 163,9 14,0 18

Смесь ПАВ (син-

танол+сульфонол) • (10,1+560 V. 14,3 , - (81,9+560) 14,1 -"-' (163,9+560у 14,0

Сульфонол 560 13,0

'20 19 18 10

Увеличение микротвердости связано с увеличением хрупкости при-коверхностного слоя.

4. Скорость резания известняка с увеличением концентрации сульфонола в промывочной жидкости возрастает до некоторого предельного значения и затем практически не изменяется в исследуемом интервале концентраций.

5. Покапано, что при данных условиях эксперимента наблюдается экстремальная зависимость механической скорости бурения известняка от концентрации сульфонола в промывочной жидкости. Сопоставление изотермы адсорбции и об"ема выбуренной породы за единицу времени покапывает, что максимальный эффект при бурении, также как и при других видах механических испытаний, наблюдается при концентрациях, соответствующих образованию разреженных адсорбционных слоев на твердой поверхности.

6. Установлено, что при выбранных условиях эксперимента наблюдается корреляция между изменением микротвердости, скорости резания и механической скорости бурения в зависимости от концентрации ПАВ в растворе.

На основании полученных закономерностей предложены методические рекомендации по интенсификации процесса бурения карбонатных пород.

Материалы диссертации опубликованы в следующих работах : ~

1. Курбацкий В.А., Ручко A.B. Влияние адсорбции ПАВ из растворов на механические свойства горных пород // Тезисы докладов ХУ1 научно-технической конференции молодых ученых и специалистов УкрНИГРИ. - Львов, 1989, с.51-52.

2. Иванова Н.И., Волчкова И.Л., Курбацкий В.А., Гавриленко Н.М., Щукин Е.Д.. Изучение адсорбции сульфонола из водных растворов на поверхности известняка и ее влияние на микротвердость известняка //-Ж.прикладной химии, I99Ü, 7, с. 1478-1482.

3. Иванова Н.И., Волчнова И.Л., Курбацкий В.А., Щукин Е.Д. Адсорбция сульфонола Из водных растворов на поверхности известняка // Коллоидн.журн., 1990. Т.52, № 2, о. 408-110.

- ia -

4. Иванова H.H., Курбацкий В.А., Щукин Е.Д., Гавриленко Н.М. Влияние адсорбции сульфонола на скорость резания известняка II Тезисы докладов XI Всесоюзной конференции "Поверхностные явления в расплавах и технологиях.новых материалов". - Киев, 1991,

с. 41-43.

5. Иванова H.H., Волчкова И.Л., Курбацкий В.Н., Щукин Е.Д. Изучение влияния адсорбции ОП-Ю из водных растворов на изменение механических свойств кальцита // Ж.прикладной химии, 1991, т.64, № 2, с.437-440. ... :