рус eng
Сараксан – полисахарид микробного происхождения, созданный сотрудниками ВНИИСинтезбелок.
Внешне Сараксан представляет собой слегка желтоватый порошок, который в закрытой таре хранится не менее трех лет и в таком виде его можно перевозить на любые расстояния. Сараксан не горюч, взрывобезопасен, растворяется в воде, относится к 4 классу опасности. Сараксан относится к полисахаридам ксантанового типа.
Основное свойство Сараксана – способность придавать полезные реологические свойства водным системам.
Сараксан – один из лучших псевдопластиков. Влияние градиента сдвига на вязкость 0,5% раствора Сараксана показана на рис. 3.
Рис.3. Зависимость вязкости 0,5% раствора Сараксана от градиента сдвига**Градиент сдвига Ϋ – 1 метр в сек на метр жидкости (с-1).
Аналогичный показанному на рисунке 3 эффект наблюдается также для 0,1 и 0,3%-ных растворов Сараксана. Необычно высокая вязкость при низком градиенте сдвига обеспечивает высокую стабильность суспензий и эмульсий. При повышении градиента сдвига происходит резкое падение вязкости раствора. Сараксан относится к тиксотропным полимерам – при постоянно приложенном напряжении сдвига вязкость Сараксана падает до определенной величины за секунды, при снятии напряжения наблюдается обратный эффект.
При этом вязкость солевых растворов Сараксана при стоянии возрастает. Так, после выдерживания растворов в течение трех месяцев вязкость 0,5% раствора Сараксана в 5% хлориде кальция выросла на 15%, в 10% сульфате магния – на 10%, в 10%-ном хлориде натрия – на 10%.
Таким образом, растворы Сараксана не только стабильны в пластовой и морской воде, они при необходимости легко загущаются до требуемой плотности.
В присутствии солей двух- и трехвалентных катионов растворы Сараксана превращаются в эластичные гели, способные изолировать воду.
Область активного гелеобразования растворов Сараксана поливалентными солями металлов
Добавлением в эту систему ряда полиолов можно управлять временем, температурой и рН гелеобразования.
Присутствие в растворах Сараксана солей позволяет сохранить вязкость растворов до температуры выше 1000С. На рисунке 5 показано изменение поведения раствора Сараксана в 0,05% и 5% растворе хлорида натрия. Влияние концентрации NaCl на температурную устойчивость 1%-ного раствора Сараксана.
Напротив, антифризы, в частности, пропиленгликоль способны стабилизировать растворы Сараксана при минусовых температурах.
Важная особенность растворов Сараксана – их стабильность во времени. Так, согласно данным, опубликованным в ж-ле «Газовая промышленность», №11, 2009, практические все реологические показатели раствора Сараксана увеличиваются в присутствии консервантов при выдерживании его в течение 30 суток. Консерванты необходимы, так как Сараксан состоит в основном из остатков глюкозы, которая легко усваивается почвенными микроорганизмами. Консервантами могут быть формалин, бензоат натрия, метилизотиазолинон и другие. При высоком содержании солей в растворе Сараксана консерванты не нужны.
«Сахарная» природа Сараксана позволяет легко разрушить его в заданное время обработкой растворов окислителями или кислотами. Хотя необходимо иметь в виду, что 1-2%-ные раствора Сараксана (в практике такие обычно не применяются) в присутствии 5%-ной соляной кислоты при 200С теряют всего 20% вязкости через 3 месяца.
Из коммерческих полимеров наиболее известные – полиакриламид (ПАА) и карбоксиметилцеллюза (КМЦ). Поэтому в первую очередь важна сравнительная оценка Сараксана именно с этими полимерами.
Подобно Сараксану, ПАА обладает хорошей загущающей способностью и образует устойчивые гели с солями трехвалентного хрома, не уступающие по прочности аналогичным гелям на основе Сараксана. Однако ПАА уступает Сараксану по трем важным показателям.
Существующее представление об устойчивости ПАА в водных системах в действительности было опровергнуто еще в 1978 г., Было показано, что в пресной и пластовой воде из-за микрофлоры деградация ПАА за полтора месяца прошла на 70-80%, что соответствовало уменьшению средней молекулярной массы ПАА в 4-5 раз. Поэтому так же, как и Сараксану, ПАА требуются консерванты. Таким образом, Сараксан по сравнению с ПАА может использоваться в более жестких условиях, т.е. границы применения Сараксана значительно шире.
Растворы Сараксана превосходят растворы КМЦ той же концентрации практически по всем реологическим показателям. Прежде всего, вязкость растворов Сараксана на два порядка превосходит вязкость раствора КМЦ (КМЦ по своей природе ближе к ньютоновской жидкости. Разница в вязкости растворов Сараксана и КМЦ при низких градиентах сдвига очень существенна. Это обеспечивает большое преимущество Сараксана перед КМЦ в стабилизации суспензий. При градиенте сдвига около 100 с-1 вязкости Сараксана и КМЦ сравнимы. При дальнейшем повышении градиента сдвига, напротив, вязкость растворов КМЦ выше вязкости растворов Сараксана. Это принципиальное различие Сараксана и КМЦ объясняет, почему применение Сараксана гораздо эффективнее в целом ряде разнообразных технологических процессов.
Промышленным производством полисахаридов ксантанового типа занят целый ряд зарубежных компаний. Исследование Сараксана, выполненные в лаборатории химии углеводов ИОХ им. Н.Д.Зелинского РАН с точки зрения химии и в ООО «ВНИИГАЗ», в лаборатории освоения и заканчивания скважин - с точки зрения его практического применения, показало, что по своим химическим и реологическим свойствам он соответствует качественным зарубежным аналогам.
В Заключении ООО «ВНИИГАЗ» о качестве Сараксана как компоненте бурового раствора суммированы его основные преимущества:
Особенность Сараксана согласно Патенту РФ №2323005 – улучшенная способность образовывать гомогенные системы, что важно при получении разнообразных композиций.
Сараксан сертифицирован как соответствующий международным стандартам (свидетельство о Госрегистрации: серия ВТ №001291 ФГУЗ РПОХВП Роспотребнадзора с постоянным сроком действия, №07/22-692 от 22.07.08).
Потенциальное использование Сараксана в нефтяной промышленности весьма разнообразно и многопланово. Это может быть:
Положительные результаты в этом направлении уже получены.