РЕАГЕНТ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ КОЛЬМАТАНТА ВОДЯНЫХ СКВАЖИН "ХИМБУР" Российский патент 1997 года по МПК E21B43/27 

Предлагаемое изобретение относится к реагентам для разрушения кольматирующих образований и может быть использовано для восстановления и увеличения дебита водяных скважин и колодцев, укрепленных стальными обсадными трубами.

Известен способ химической обработки колодца (заявка Польши N 267 076, кл, E 03 B, 1989) восстанавливающей жидкостью, в состав которой входит мас.

пиросульфат натрия 22-25
кислый тарат натрия 1-8
метилмочевина 0,01-0,1
вода до 100
Недостатком этого реагента является высокая стоимость его составляющих и их дефицит.

Наиболее близким по технической сущности являются реагенты-нейтрадизаторы, представляющие собой соляную, серную или сульфаминовую кислоты (В. С. Алексеев, В. Т. Гребенников "Восстановление дебита водозаборных скважин". М. "Агропромиздат", 1987, с. 75).

Недостатком этих реагентов является их дефицит и высокая стоимость.

Целью предлагаемого изобретения является доступность реагента и снижение его стоимости в сравнении с существующими.

Для достижения поставленной цели в качестве реагента для удаления кольматанта водяных скважин используют отходы процесса кислотной полировки хрусталя следующего состава мас.

серная кислота 18-23
фтористоводородная кислота 0,5-3,0
фторсульфоновая кислота 0,01-1,0
нормальные и кислые сульфаты металлов I и II групп 0,01-0,05
фториды металлов I и II групп 0,1-0,5
кремнефториды металлов I и II групп 0,01-0,02
вода до 100.

Предложенный реагент является отходом производства хрусталя и требует дополнительных затрат для его нейтрализации и утилизации образовавшегося осадка. Использование его для удаления кольматанта скважин снизит как затраты производства хрусталя, так и затраты на восстановление дебита водяных скважин.

Для определения оптимальных условий обработок скважин предложенным реагентом были проведены следующие примеры в лабораторных условиях. В качестве кольматанта использовали железистые кольматированные образования, отобранные из водозаборных скважин Кубанского водохранилища. Степень растворения кольматанта оценивали по содержанию Fe⁺³ в фильтре, количество которого (Fe₁) определяли на колориметре. Остаточное содержание железа (Fe₂) в кольматанте определяли путем воздействия на него концентрированной соляной кислотой. Степень растворения представляет собой отношение Fe₁/Fe₁+Fe₂.

Пример 1.

1 г кольматанта залили 50 мл реагента следующего состава, мас.

серная кислота 20
фтористоводородная кислота 1,8
фторсульфоновая кислота 0,5
нормальные и кислые сульфаты Na, K, Mg, Ca 0,03
фториды Na, K, Mg, Ca 0,3
кремнефториды Na, K, Mg, Ca 0,01
вода 77,36
и обрабатывали 30 мин при постоянном помешивании на магнитной мешалке и комнатной температуре.

Полученную суспензию профильтровывали и определяли содержание железа в фильтрате.

Остаток с фильтра вторично обрабатывали 50 мл концентрированной соляной кислоты, нагретой до 60^oC, при постоянном помешивании в течение 15 мин. Полученную суспензию фильтровали и определяли в фильтре концентрацию растворения железа (Fe₂).

Кроме того, о растворении кольматанта судили по pH исходного реагента и фильтрата после первой обработки.

Результаты опыта приведены в таблице.

Пример 2.

Растворение кольматанта определяли по примеру 1 с той разницей, что использовали реагент следующего состава, мас.

серная кислота 18
фтористоводородная кислота 3
фторсульфоновая кислота 1
нормальныен и кислые сульфаты Na, K, Mg, Ca 0,01
фториды Na, K, Mg, Ca 0,4
кремнефториды Na, K, Mg, Ca 0,015
вода 77,575
Результаты опыта представлены в таблице.

Пример 3.

Растворение кольматанта осуществляли по примеру 1 с той разницей, что использовали реагент следующего состава, мас.

серная кислота 23,0
фтористоводородная кислота 0,5
фторсульфоновая кислота 0,01
нормальные и кислые сульфаты Na, K, Mg, Ca 0,05
фториды Na, K, Mg, Ca 0,5
кремнефториды Na, K, Mg. Ca 0,02
вода 75,2
Результаты опыта представлены в таблице.

Пример 4.

Растворение кольматанта осуществляли по примеру 1 с той разницей, что использовали реагент следующего состава, мас.

серная кислота 23,0
фтористоводородная кислота 2,0
фторсульфоновая кислота 0,5
нормальные и кислые сульфата Na, K, Mg, Ca 0,03
фториды Na, K, Mg, Ca 0,1
кремнефториды Na, K, Mg, Ca 0,01
вода 4,36
Результаты опыта приведены в таблице.

Пример 5.

Растворение кольматанта осуществляют по примеру 1 с той разницей, что используют реагент следующего состава, мас.

серная кислота 18,0
фтористоводородная кислота 2,0
фторсульфоновая кислота 0,5
нормальные и кислые сульфаты Na, K, Mg, Ca 0,03
фториды Na, K, Mg, Ca 0,3
кремнефториды Na, K, Mg, Ca 0,01
вода 79,16
Результаты опыта приведены в таблице.

Пример 6.

Растворение кольматанта осуществояют по примеру 1 с той разницей, что использовали реагент следующего состава, мас.

серная кислота 20,0
фтористоводородная кислота 0,5
фторсульфоновая кислота 0,5
нормальные и кислые сульфаты Na, K, Mg, Ca 0,03
фториды Na, K, Mg, Ca 0,3
кремнефториды 0,01
вода 78,66
Пример 7.

Растворение кольматанта осуществляют по примеру 1 с той разницей, что используют реагент следующего состава, мас.

серная кислота 20,0
фтористоводородная кислота 3,0
фторсульфоновая кислота 0,5
нормальные и кислые сульфаты Na, K, Mg, Ca 0,03
фториды Na, K, Mg, Ca 0,3
кремнефториды NA, K, Mg, Ca 0,01
вода 76,16
Пример 8 (сравнительный).

Растворение кольматанта осуществляют по примеру 1 с той разницей, что используют реагент следующего состава, мас.

серная кислота 16,0
фтористоводородная кислота 3,0
фторсульфоновая кислота 0,5
нормальные и кислые сульфаты Na, K, Mg, Ca 0,03
фториды Na, K, Mg, Ca 0,3
кремнефториды Na, K, Mg, Ca 0,01
вода 80,16
Пример 9 (сравнительный).

Растворение кольматанта осуществляют по примеру 1 с той разницей, что используют реагент следующего состава, мас.

серная кислота 25,0
фтористоводородная кислота 2,0
фторсульфоновая кислота 0,5
нормальные и кислые сульфаты Na, K, Mg, Ca 0,03
фториды Na, K, Mg, Ca 0,3
кремнефториды Na, K, Mg, Ca 0,01
вода 72,16
Пример N 10 (сравнительный).

Растворение кольматанта осуществляли по примеру N 1 с той разницей, что использовали реагент следующего состава, мас.

серная кислота 23,0
фтористоводородная кислота 0,3
фторсульфоновая кислота 0,5
нормальные и кислые сульфаты Na, K, Mg, Ca 0,03
фториды Na, K, Mg, Ca 0,3
кремнефториды Na, K, Mg, Ca 0,01
вода 75,86
Результаты опыта представлены в таблице.

Пример 11 (сравнительный).

Растворение кольматанта осуществляли по примеру 1 с той разницей, что использовали реагент следующего состава, мас.

серная кислота 20,0
фтористоводородная кислота 4,0
фторсульфоновая кислота 0,5
нормальные и кислые сульфаты Na, K, Mg, Ca 0,03
фториды Na, K, Mg, Ca 0,3
кремнефториды Na, K, Mg, Ca 0,01
вода 75,16
Результаты опыта представлены в таблице.

Пример 12 (сравнительный).

Растворение кольматанта осуществляли по примеру 1 с той разницей, что использовали реагент следующего состава, мас.

серная кислота 20,0
фтористоводородная кислота 2,0
фторсульфоновая кислота 1,2
нормальные и кислые сульфаты Na, K, Mg, Ca 0,03
фториды Na, K, Mg, Ca 0,3
кремнефториды Na, K, Mg, Ca 0,01
вода 76,46
Результаты опыта представлены в таблице.

Пример 13 (сравнительный).

Растворение кольматанта осуществляли по примеру 1 с той разницей, что использовали реагент следующего состава, мас.

серная кислота 20,0
фтористоводородная кислота 2,0
фторсульфоновая кислота 0,5
нормальные и кислые сульфаты Na, K, Mg, Ca 0,08
фториды Na, K, Mg, Ca 0,3
кремнефториды Na, K, Mg, Ca 0,01
вода 77,11
Результаты опыта представлены в таблице.

Пример 14 (сравнительный).

Растворение кольматанта осуществляли по примеру 1 c той разницей, что использовали реагент следующего состава, мас.

серная кислота 20,0
фтористоводородная кислота 2,0
фторсульфоновая кислота 0,5
нормальные и кислые сульфаты Na, K, Mg, Ca 0,03
фториды Na, K, Mg, Ca 0,7
кремнефториды Na, K, Mg, Ca 0,01
вода 76,76
Результаты опытов представлены в таблице.

Пример 15 (сравнительный).

Растворение кольматанта осуществляли реагенты следующего состава, мас.

серная кислота 20,0
фтористоводородная кислота 2,0
фторсульфоновая кислота 0,5
нормальные и кислые сульфаты Na, K, Mg, Ca 0,03
фториды Na, K, Mg, Ca 0,3
кремнефториды Na,K, Mg, Ca 0,03
вода 77,14
Результаты опыта представлены в таблице.

Пример 16 (по прототипу).

1 г кольматанта заливки 50 мл 25%-ной соляной кислоты, подогретой до 55^oC, и проводили растворение и дальнейший ход опыта по примеру 1.

Результаты опыта приведены в таблице.

Как видно из проведенных опытов растворение кольматанта предложенным реагентом не уступает 28%-ной соляной кислоте. Увеличение содержания кислот в реагенте выше заявленных не приводит к увеличению растворимости кольматанта (примеры 9, 11 и 12). Повышенное содержание примесей, образованных при полировке хрусталя, (примеры 13-15) резко снижает растворимость, и для использования такого реагента потребуются его большое количество и время контакта.

Учитывая полученные результаты лабораторных опытов, проводили испытания в полевых условиях в садоводческом товариществе "Урожайное" Краснодарского края на скважинах полностью и частично закольматированных.

Пример 17.

Скважина N1 пробурена на глубину 22 м, диаметр обсадной трубы 0,15 м. Дебит скважины в первый год ее эксплуатации 1,8 м³/ч, во второй год - 1,2 м³/ч, на третий год скважина полностью закольматировалась.

Со скважины был снят насос и залит реагент состава по примеру 1 в количестве 1,5 л на 30 мин. Через 30 мин присоединили насос и прокачали скважину. Дебит скважины составил 1,9 м³/ч.

Пример 18.

Скважина N 2 пробурена на глубину 18 м, диаметр обсадной трубы 0,15 м. Дебит скважины в первый год ее эксплуатации составил 1,8 м³, во второй год 1,2 м³/ч, на третий 0,5 м³/ч.

Таким образом, предложенный реагент по степени растворимости кольматанта не уступает традиционным растворителям и является более доступным и дешевым.

Кроме того, предприятие-поставщик реагента будет иметь прибыль за счет отсутствия процесса нейтрализации и утилизации реагента отхода от кислотной полировки хрусталя.

Реагент предназначен для разрешения кольматирующихся образований и может быть использован для восстановления и увеличения дебита водяных скважин и колодцев, укрепленных стальными обсадными трубами. Реагент является отходом процесса кислотной полировки хрусталя и содержит серную кислоту (18-23 мас. %), фтористоводородную кислоту (0,5-3,0 мас.%), фторсульфоновую кислоту (0,01 -1,0 мас. %, нормальные и кислые сульфаты металлов I и II групп (0,01-0,05 мас. %), фториды металлов I и II групп (0,1-0,5 мас.%), кремнефториды металлов I и II групп (0,01-0,02 мас.%) и воду (ост.) 1 табл.

Реагент для удаления кольматанта водяных скважин, содержащий отход производства, отличающийся тем, что в качестве отхода производства используют отход процесса кислотной полировки хрусталя следующего состава, мас.

Серная кислота 18 23
Фтористоводородная кислота 0,5 3,0
Фторсульфоновая кислота 0,01 1,0
Нормальные и кислые сульфаты металлов I и II групп 0,01 0,05
Фториды металлов I и II групп 0,1 0,5
Кремнефториды металлов I и II групп 0,01 0,02
Вода Остальноео