ОТХОДЫ ШЕЛКОВОДСТВА УЗБЕКИСТАНА - ПЕРСПЕКТИВНОЕ СЫРЬЁ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АМФОТЕРНЫХ ПОЛИМЕРОВ (КАРБОКСИМЕТИЛ ХИТОЗАНА) В КАЧЕСТВЕ РЕАГЕНТОВ ДЛЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ: АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
Ключевые слова:
тивит, хитин, хитозан, карбоксиметил, амфотерный полимер, буровой раствор, термостойкость, солестойкостьАннотация
В статье представлен систематический анализ литературных данных о создании термо- и солестойких полимерных реагентов для буровых растворов на основе местного вторичного сырья - отходов шелководства (тивита). Рассмотрены требования к реагентам для бурения глубоких высокотемпературных скважин и ограничения традиционных (КМЦ, ПАЦ) и синтетических (AMPS) полимеров. Обобщены сведения о выделении хитина из тивита, получении хитозана и его карбоксиметилировании. Проанализирована роль амфотерных полимеров, в частности карбоксиметил хитозана (КМХ), способного сочетать функции ингибитора набухания глин и агента снижения фильтрации. Отмечены экологические и экономические преимущества использования тивита. Обзор основан на 51 уникальных источниках.
Библиографические ссылки
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).