УДК 541.13; 622.24

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ В ГОРНОМ ДЕЛЕ

Ю.Г.Задорожний, О.П.Битюцков

НПО "ЭКРАН", г. Москва

Для повышения эффективности бурения скважин на нефть и газ применялась технология обработки буровых растворов методом униполярного электрохимического воздействия. Предложенная технология обеспечивает существенное улучшение свойств буровых растворов по основным функциональным показателям. Экономия химических реагентов, используемых при бурении, составила 70%. Технологии ЭХА применимы во многих областях горной техники, в частности, при работе с различными образцами флотореагентов.

Электрохимическая активация, горное дело, добыча нефти и газа, бурение на нефть и газ, буровые растворы

Буровые растворы представляют собой полидисперсные водно-глинистые суспензии сложного состава, в которые для обеспечения необходимых физико-химических свойств вводятся разнообразные химические органические и неорганические реагенты-структурообразователи, утяжелители, уменьшители вязкости, водоотдачи и пр. К числу этих реагентов относятся крахмал, карбоксиметилцеллюлоза, окисленный лигнин, лигносульфонаты, нефть, барит (сернокислый барий), каустическая и кальцинированная сода и многие другие. В 1971 г. В.М. Бахир предложил применять электрохимические методы для регулирования свойств буровых растворов. Соответствующие работы начинались в СредАзНИИГазе. Испытания натурных образцов электрохимических установок проходили первоначально вблизи Бухары. Затем география исследований существенно расширилась. Установлено, что регулирование свойств буровых растворов с помощью униполярной электрохимической обработки меняет их физико-химические и технологические характеристики. Горные породы, смоченные при бурении электрохимически активированным буровым раствором, разрушаются быстрее, что приводит к увеличению механической скорости бурения на 20 - 30%. Применение ЭХА буровых растворов уменьшает проникновение водной фазы в горные породы и снижает степень их последующего набухания. Таким образом предотвращаются осложнения в виде обвалов стенок скважин. Применение технологии ЭХА на буровых установках обеспечивает экономию до 70% химических реагентов, используемых при бурении. Технология электрохимической активации нашла применение в других областях горно-химической промышленности, в частности, при работе с различными образцами флотореагентов, при обработке растворов сульфгидрильных реагентов, предназначенных для флотации минералов сульфидных руд - меди, свинца, цинка, кобальта, серебра, золота. Хорошие результаты получены в процессах интенсификации ионной флотации с катионными собирателями. Повышение эффективности неионных собирателей осуществлялось в основном путем электрохимической обработки водной фазы и изменением окислительно-восстановительного потенциала на границах раздела "газ-жидкость-твердое тело". В этой области достигнуты очень хорошие результаты при флотации алмазов, самородной серы и талька. Перспективные результаты с применением ЭХА получены в процессах приготовления растворов пенообразователей - метилизобутилкарбинола и 1,1,1,3-тетраэтоксибутана. С 1985 г. работы с применением ЭХА в области горно-химической добычи фактически прекратились из-за приостановления разработок долговечных и надежных электрохимических установок, что в свою очередь связано с общим кризисом в советской и российской промышленности и с разобщением связей между предприятиями, а также отсутствием единого контроля за развитием данного направления в системе развалившегося оборонного комплекса бывшего СССР. В настоящее время первая из указанных причин (техническая), тормозящих внедрение ЭХА в сфере горно-химической промышленности, устранена созданием и серийным выпуском в России высокоэкономичных и надежных установок для электрохимической активации воды производительностью до 1000 м³/ч со сроком непрерывной работы до 10 лет. Вторая (геополитическая и организационная) причина, препятствующая применению ЭХА в горном деле, пока сохраняется.