Streszczenie Celem pracy jest przedstawienie optymalnych metod zagospodarowania zużytych płuczek wiert- niczych zgodnie z podstawami funkcjonowania współczesnej gospodarki odpadami oraz biorąc pod uwagę ich potencjalną szkodliwość dla środowiska. Badania wykonano na przykładzie płuczek: bentonitowej oraz beziłowej (potasowej, potasowo-polimerowej i glikolowo-potasowej) prowadząc proces usuwania fazy płynnej przy wykorzystaniu procesu koagulacji połączonej z filtracją, bądź proponując nową technologię zestalania opracowaną przy użyciu środków wiążących wytypowanych na podstawie badań laboratoryjnych (szkło sodowe + Silmcnt CQ 25). Przeprowadzone wyniki analiz wymywalności substancji szkodliwych z osadów' po koagulacji i filtracji oraz po zestaleniu zużytych płuczek wiertniczych dowodzą, że nic spełniają one kryteriów' dopuszczenia odpadów' do składow'ania na składowisku ze względu na przekroczenie dopuszczalnej zaw'artości rozpuszczonego wfęgla orga- nicznego (DOC i TDS) z wyjątkiem zestalonej zużytej płuczki bentonitowej. W pracy przestawiono badania w zestawie OxiTop pod kątem biodegradacji zużytych płuczek wiertniczych oraz wpływu na jej przebieg, doboru soli potasowych oraz inhibitorów jonowfo-po- limerowych, na podstawie których można stwierdzić, że przy zastosowraniu mrówczanu potasu występuje szybsze tempo biologicznego rozkładu niż w' przypadku chlorku potasu. Głównym i podstawowym kryterium doboru środków' chemicznych przy opracow'aniu płuczek wiertniczych jest ich wrpływr na parametry technologiczne sporządzanych płuczek i zapewnienie stabilności otw'oru wiertniczego. Często natomiast pomija się wpływ stosowanych środków che- micznych na środowisko, a powinny one być dostosow'anc do ogólnych wymogów' z zakresu ochrony środowiska, tak aby w jak najmniejszym stopniu stanowiły dla niego zagrożenie. Możliwe jest to na drodze zastąpienia środków' toksycznych środkami o zmniejszonej toksyczności, a zarazem zapewniającymi podstaw'ow'c parametry sporządzanych płuczek wiertniczych. Do oceny stopnia toksyczności (TU) zużytych płuczek wiertniczych oraz środków chemicznych wykorzystanych do sporządzania płuczek wiertniczych, zaproponow'ano now'ą metodę DcltaTOX z zastosowaniem mikroorganizmów' Vibrofischeri. Przeprowadzone badania potwierdziły, że spośród stosowanych inhibitorów polimerowych glikol GEM wykazywał wyższą toksyczność niż pozostałe testowane środki spełniające równorzędne funkcje w'płuczce wiertniczej (Rokpol 30p5 -i- Rokacct R26 oraz Stabpol). Testy toksyczności zużytych płuczek otworowych dowiodły, że płuczki bentonitowe i potasowo-polimerowe charakteryzują się niską toksycznością (TU = 3,6-19,6), zaś płuczka gli- kolow-o-potasow-a zawierająca glikol GEM cechuje się wysoką toksycznością (TU = 58,8-68,1). Przedstawiona wiclokrytcrialna ocena szkodliwości zużytych płuczek i czynników mających w^yw' na jej obniżenie, powinna się przyczynić z punktu ekologicznego do prawidłowego doboru środków' chemicznych stosow'anych do sporządzania płuczek wiertniczych oraz bezpiecznych dla środowiska metod zagospodarow'ania płuczek wiertniczych zużytych.

An analysis of the possibilities of using new types of polymeric inhibitors in the technology of drilling fluids in shale formations The paper presents an overview of the currently used inhibited drilling fluids with the ability to reduce the hydration of the shale. Based on literature data the possibility of using drilling muds in shale formations was analysed. The rest of the article presents the results of research intended to select new chemicals used as inhibitors of the hydration of rocks in drilling muds for drilling in shale. In this study agents such as a new type of polyglycol, an alkoxy derivative of butanol and an amine compound were used. New types of inhibitors were used in the composition of drilling fluids developed for drilling in shale. The carried out investigations of thermal resistance, resistance to pollution with mono-and multivalent ions, and studies on their impact on the disintegration of Miocene shale have shown that the developed muds have suitable technological parameters, are resistant to pollution with bivalent metal ions and temperature, and provide effective protection against Miocene shale hydration up to 100%. The investigations were performed under the Blue Gas project.

Ocena wpływu poliwinyloaminy na inhibitujące właściwości płuczki wiertniczej Podczas przewiercania skał ilasto-łupkowych bardzo ważną kwestią jest zapobieganie ich hydratacji przy użyciu płuczek wiertniczych o działaniu inhibitującym. Podstawowym składnikiem takich płuczek są środki chemiczne pełniące funkcję inhibitorów hydratacji skał ilasto-łupkowych, jak KCl, PHPA, poliglikole oraz krzemiany: sodowy lub potasowy. Jak wykazały przeprowadzone w INiG-PIB badania laboratoryjne, rolę inhibitorów mogą pełnić również polimery zawierające pierwszorzędowe grupy aminowe (-NH 2) bezpośrednio związane z atomami węgla w łańcuchu głównym. Przedstawicielem tych polimerów jest poliwinyloamina (PVAm), której syntezę przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych przy użyciu N-winyloformamidu (NVF). Otrzymana PVAm o niskiej i wysokiej średniej masie molowej wykorzystana została do opracowania nowej odmiany płuczki inhibitowanej aminowo-glikolowej. Właściwości inhibitujące uzyskanej płuczki określono na podstawie badań dyspersji oraz pęcznienia wybranych skał ilasto-łupkowych. Otrzymane wyniki badań dowodziły wyższej efektywności jej inhibitującego oddziaływania na skały ilasto-łupkowe w porównaniu z płuczką stosowaną w warunkach otworowych zawierającą w składzie jonowo-polimerowy zestaw inhibitorów, tj. KCl-PHPA-PEG. Słowa kluczowe: inhibitowana płuczka wiertnicza, warstwy ilasto-łupkowe, polimerowy inhibitor hydratacji, poliwinyloamina. Impact assessment of polyvinylamine on the inhibition properties of drilling mud During drilling through shale rocks, it is very important to prevent their hydration by using drilling fluids with an inhibitory effect. The basic components of such drilling muds are chemical agents that act as hydration inhibitors of shale rocks such as KCl, PHPA, polyglycols and silicates: sodium or potassium. As shown by laboratory tests carried out at INiG-PIB, also polymers containing primary amine groups (-NH 2) directly linked to carbon atoms in the backbone chain can also act as inhibitors. The representative of these polymers is polyvinylamine (PVAm), the synthesis of which has been carried out in laboratory conditions using N-vinylformamide (NVF). Low and high average molecular weight PVAm was obtained and used to develop a new type of inhibited drilling fluid-the amino-glycol drilling mud. The inhibition properties of the developed mud were determined on the basis of dispersion and swelling tests on selected shale rocks. Obtained results proved a higher efficiency of its inhibition effect on shale rocks in comparison to muds used in borehole conditions containing an ionic-polymer set of inhibitors, i.e. KCl-PHPA-PEG.

No abstract

The article presents the results of research on the influence of enzymatic and oxidizing agents on polymers used in drilling mud technology. The research used calcium hypochlorite, urea peroxide, sodium persulfate, amylase and cellulase. This allowed us to determine the optimal concentrations of these agents in order to reduce the rheological parameters of drilling muds. The ability of enzymes and oxidants to decompose colloids used in the composition of drilling muds was determined on the basis of measurements of their rheological parameters and the influence of oxidants and enzymes on the properties of filter cakes. The final effect of the presented research was the development of a drilling mud treatment method before the cementing procedure and the development of washer fluids containing enzymatic or oxidizing agents to be used to prepare the borehole for the cementing procedure. The drilling muds selected for the research contained starch and cellulose polymer colloids, which allowed for the selection of appropriate agents depending on the type of polymer set used in the drilling mud. Positive results were obtained regarding the possibility of thinning the drilling mud immediately before cementing, as well as the possibility of using oxidants and enzymes in the composition of washer fluids.