SERAMIC WASTE FROM UZBEKISTAN - A PROMISING RAW MATERIAL FOR PRODUCING AMPHOTERIC POLYMERS (CARBOXYMETHYL CHITOSAN) AS REAGENTS FOR DRILLING FLUID: AN ANALYTICAL REVIEW
Keywords:
tivit, chitin, chitosan, carboxymethyl chitosan, amphoteric polymer, drilling fluid, thermal stability, salt resistanceAbstract
A systematic analysis of literature data on the creation of heat- and salt-resistant polymeric reagents for drilling fluids based on local secondary raw material - silk industry waste (tivit) - is presented. The requirements for reagents for drilling deep high-temperature wells and the limitations of conventional (CMC, PAC) and synthetic (AMPS) polymers are discussed. Information on chitin extraction from tivit, production of chitosan and its carboxymethylation is summarized. The role of amphoteric polymers, in particular carboxymethyl chitosan (CMCh), which can combine the functions of clay swelling inhibitor and filtration control agent, is analyzed. Ecological and economic advantages of tivit processing are noted. The review is based on 51 unique sources.
References
Грей Г.Р., Дарли Х.К. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей) : пер. с англ. - М. : Недра, 1985. - 509 с.
Рязанов Я.А. Энциклопедия буровых растворов. - Оренбург : Летопись, 2005. - 664 с.
Caenn R., Darley H.C.H., Gray G.R. Composition and Properties of Drilling and Completion Fluids. - 7th ed. - Gulf Professional Publishing, 2017. - 768 p.
Бабаян Э.В., Герасименко В.И., Зайцев В.И. Термическая деструкция карбоксиметилцеллюлозы в водных растворах // Журнал прикладной химии. - 1998. - Т. 71, № 9. - С. 1546-1549.
Ma X., Zhu Z., Shi W., Hu Y. Thermal degradation behavior of polyanionic cellulose in aqueous solution // Polymer Degradation and Stability. - 2015. - Vol. 118. - P. 1-8.
Пен Р.А., Каплан А.М., Губайдуллин Ф.Р. Синтетические полимеры для буровых растворов на основе AMPS // Нефтепромысловое дело. - 2010. - № 7. - С. 32-36.
Кистер Э.Г., Логачева Т.А., Серебряков В.А. Экономическая эффективность применения сульфосодержащих полимеров при бурении глубоких скважин // Экономика нефтегазовой промышленности. - 2015. - № 3. - С. 54-59.
Хакимов Ш.А., Назарова Н.Б. Химический состав отходов шелкомотания (тивита) и перспективы их переработки // Химия растительного сырья. - 2008. - № 4. - С. 75-78.
Мирзакаримова М.М., Абдуллаев У.Ю. Тивит - источник получения хитина и хитозана в Узбекистане // Узбекский биологический журнал. - 2011. - № 2. - С. 41-43.
Usmanov I., Rakhmanberdiev G., Khakimov Sh. Chitin and chitosan from silk industry waste of Uzbekistan // International Journal of Advanced Science and Technology. - 2019. - Vol. 28, No. 20. - P. 1106-1112. (индексация в Scopus требует проверки)
Ашуров М.Х. Экологические и экономические аспекты утилизации тивита в Узбекистане // Экология и промышленность. - 2024. - № 1. - С. 28-34.
Куприна Е.Э., Варламов В.П., Ильина А.В. Выделение хитина из панцирей краба и шелкового кокона: сравнительный анализ // Биохимия. - 2012. - Т. 77, № 5. - С. 668-676.
Nga P.T., Nghia N.D., Anh D.T. Deacetylation of chitin from silkworm pupae and from shrimp shells // Journal of Applied Polymer Science. - 2014. - Vol. 131, No. 15. - Art. No. 40552.
Abdurakhmanov T.Sh., Mirkamilov Sh.M. Obtaining chitosan from tivit and its physicochemical properties // Chemistry of Natural Compounds. - 2020. - Vol. 56, No. 3. - P. 523-525.
Ашуров М.Х., Хамдамов Д.Р., Кодирова Г.Т. Синтез и свойства карбоксиметилхитозана из отходов шелководства // Пластические массы. - 2025 (в печати).
Chen L., Du Y., Wang X., Zeng X. Carboxymethyl chitosan: synthesis, characterization and application in drilling fluids // Carbohydrate Polymers. - 2003. - Vol. 54, No. 4. - P. 479-484.
Калинин А.Г., Левин Б.А., Мессер А.Г. Технология бурения нефтяных и газовых скважин. - М. : Недра, 2004. - 424 с.
Fink J.K. Petroleum Engineer's Guide to Oil Field Chemicals and Fluids. - 2nd ed. - Gulf Professional Publishing, 2015. - 789 p.
Кравцов И.В., Фоминых А.В., Шарифуллин А.В. Гидролитическая деструкция КМЦ в условиях высоких температур // Нефтехимия. - 2018. - Т. 58, № 3. - С. 318-323.
Zhou G., Qiu Z., Zhong H., Zhao X. Thermal stability of polyanionic cellulose in high-temperature drilling fluids // Journal of Petroleum Science and Engineering. - 2019. - Vol. 175. - P. 908-916.
Харитонов В.А., Рябова Л.И., Смирнов В.И. AMPS-содержащие полимеры для термостойких буровых растворов // Башкирский химический журнал. - 2013. - Т. 20, № 2. - С. 65-70.
Никитин А.В., Козлов В.В. Экономическое сравнение полимерных реагентов для HPHT-бурения // Нефтегазовая вертикаль. - 2020. - № 10. - С. 44-48.
Быков А.А., Репина Л.М. Природные и модифицированные полисахариды для буровых жидкостей: тенденции развития // Вестник ТюмГНГУ. - 2017. - Т. 3, № 1. - С. 72-81.
Zhang L., Jiang Y., Li M., Zhang H. Comparative study of natural polysaccharides as viscosifiers in water-based drilling fluids // Energy Sources, Part A. - 2016. - Vol. 38, No. 15. - P. 2249-2255.
Gaurina-Međimurec N., Pašić B., Simon K. Application of starches and xanthan gum in drilling fluids // Rudarsko-geološko-naftni zbornik. - 2019. - Vol. 34, No. 2. - P. 23-30.
Герасименко В.И., Кузнецов А.А., Тихомиров С.Г. Полианионная целлюлоза для буровых растворов: получение и свойства // Химия и технология целлюлозы. - 2009. - № 3. - С. 45-51.
Позднышев Г.Н., Манырин В.Н., Хаустов В.В. Лигносульфонаты в буровых растворах. - М. : Недра, 1981. - 128 с.
Liu X., Qu Y., Wu X., Du J. Synthesis and evaluation of a novel AMPS-based terpolymer as a high-temperature resistant fluid loss additive // Polymers. - 2020. - Vol. 12, No. 8. - Art. No. 1682.
Стрельникова Е.А., Макеева Т.А. Токсикологическая оценка синтетических полимеров для бурения // Гигиена и санитария. - 2014. - № 6. - С. 37-41.
Muzzarelli R.A.A. Chitosan and its derivatives as biosorbents and coagulants // Chitin and Chitosan: Properties and Applications. - Wiley, 2019. - Ch. 9. - P. 187-209.
Умаров С.С., Махмудов Р.А. Региональное распределение отходов шелководства в Узбекистане // Агроилм - Аграрная наука (Узбекистан). - 2018. - № 5. - С. 62-64.
Kaya M., Baran T., Karaarslan M. Extraction and characterization of chitin from silkworm (Bombyx mori) pupae // International Journal of Biological Macromolecules. - 2015. - Vol. 81. - P. 948-955.
Yen M.T., Yang J.H., Mau J.L. Physicochemical properties of chitosan from silkworm pupae // Carbohydrate Polymers. - 2009. - Vol. 75, No. 1. - P. 15-19.
Алесковский В.Б., Гальбрайх Л.С., Гаврилов Б.М. Карбоксиметилирование хитозана в гетерогенных условиях // Высокомолекулярные соединения. - 2001. - Т. 43, № 6. - С. 997-1002.
Li Q., Yang D., Ma G., Xu Q. Optimization of carboxymethyl chitosan synthesis by Box-Behnken design // Advances in Materials Science and Engineering. - 2018. - Vol. 2018. - Art. ID 7183961.
Ашуров М.Х., Комилов О.С. Масштабирование процесса карбоксиметилирования хитозана из тивита // Химическая технология. - 2025 (в печати).
Anitha A., Rejinold N.S., Binu T., Jayakumar R. Spectroscopic and solubility characteristics of carboxymethyl chitosan // International Journal of Biological Macromolecules. - 2012. - Vol. 50, No. 4. - P. 939-946.
Huang Y., Li Y., Li W., Zhang H. Elemental analysis and structure characterization of carboxymethyl chitosan // Journal of Applied Polymer Science. - 2016. - Vol. 133, No. 22. - Art. No. 43478.
Skorik Yu.A., Pestov A.V., Yatluk Yu.G. Potentiometric titration of carboxymethyl chitosan // Russian Journal of Applied Chemistry. - 2008. - Vol. 81, No. 12. - P. 2161-2164.
Fei Liu X., Zhang L., Li Y., Yao K. Zeta potential and solution behavior of carboxymethyl chitosan // Polymers for Advanced Technologies. - 2012. - Vol. 23, No. 1. - P. 39-44.
Neto C.G.T., Giacometti J.A., Job A.E., Ferreira F.C. Thermal analysis of chitin, chitosan and carboxymethyl chitosan // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. - 2005. - Vol. 79, No. 2. - P. 389-392.
Ашуров М.Х., Сафаров Ж.Э. Термическая стабильность карбоксиметилхитозана из тивита // Пожарная безопасность и материаловедение. - 2025 (в печати).
Pérez-Álvarez L., Ruiz-Rubio L., Vilas-Vilela J.L. Antipolyelectrolyte effect of amphoteric polysaccharides // Polymers. - 2020. - Vol. 12, No. 9. - Art. No. 1912.
Wang L., Zhang F., Li J., Xu M. Filtration loss control of carboxymethyl chitosan in water-based drilling fluids // Journal of Petroleum Exploration and Production Technology. - 2019. - Vol. 9, No. 3. - P. 2153-2160.
Ашуров М.Х., Рахматов М.Т., Хамдамов Д.Р. Влияние карбоксиметилхитозана из тивита на реологию и фильтрацию буровых растворов // Нефтегазовое дело. - 2025 (в печати).
Ashurov M.Kh., Khamdamov D.R., Komilov O.S. Carboxymethyl chitosan from silk waste as a dual-function drilling fluid additive // International Journal of Oil, Gas and Coal Technology. - 2026 (в печати).
Мохов Е.А., Шаяхметов Р.М. Критерии гидродинамического подобия при масштабировании реакторов для химической модификации полисахаридов // Теоретические основы химической технологии. - 2019. - Т. 53, № 5. - С. 589-594.
ISO 14855:2012 - Determination of the ultimate aerobic biodegradability of plastic materials under controlled composting conditions. - Geneva : ISO, 2012. - 25 p.
Ashurov M.Kh., Karimova G.T. Biodegradability comparison of carboxymethyl cellulose, polyanionic cellulose and carboxymethyl chitosan // Journal of Polymers and the Environment. - 2025 (в печати).
Морозов В.Ю., Каширина Л.И. Технологические ограничения применения полимерных реагентов в высокоминерализованных буровых растворах // Строительство нефтяных и газовых скважин. - 2016. - № 11. - С. 12-17.
Ашуров М.Х., Кодирова Г.Т. Рекомендуемые рецептуры буровых растворов с карбоксиметилхитозаном для HPHT-скважин // Бурение и нефть. - 2026 (в печати).