Смазочная композиция для буровых растворов "днепрол-3

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ((51) С 09 К 7 02

Ю

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

7, 5-15

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3333325/23-03, (22) 18.08.81 (46) 23.09.83. Бюл. В 35 (72) П.A.Ëåùèíñêèé, И.A.Ìóñèåíêo и Я..И.Гера (53) 622.243,144,3(088.8) (56) 1. Ярова A.Н. и др. Буровые растворы с улучшенными смазочными свойствами. М., "Недра", 1975, с. 30-32, 2, Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов. М., "Недра", 1972 (прототип ) (54)(57) СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ

БУРОВЫХ РАСТВОРОВ "ДНЕПРОЛ-3", со держащая смесь углеводородов, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения ее смазочных свойств, снижения поверхностного натяжения раствора и прихватов бурового инструмента, она дополнительно содержит суль фи т- спиртовую б арду и воду, а в качестве смеси углеводородов используют кубовые остатки высших жирных спиртов и отход стадии переработки масляного слоя синтеза диметилдиоксана в производстве каучука при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ъ:

Сульфит-спиртовая барда 30- 50

Кубовые остатки высших жирных спиртов

Отход стадии переработки масляного слоя синтеза диметилдиоксана при производстве каучука 3,5-5,0

Вода Остальное

1043157

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к смазочным добавкам и композициям, к буровым растворам, применяемым с целью повышения производительности бурения.

Известно применение в качестве

cLaao÷íoé добавки к буровым растворам меси углеводородов — смеси окисленного петролатумаl с дизельным :;опливом в соотйошении 1:1

СИАД-1 (1) .

Недостатками СМЛД-1 являются то, что она плохо эмульгируется в воде, имеет низкую термостабильность, рас- слачвается и теряет свои свойства при наличии минерализованных вод в скважинах, эффективность еГО резко падает, если буровой раствор имеет рН > 9. Кроме тогс, высокая температура застывания (около C) эатруд0 няет ее применение зимой.

Известна смазочная композиция для буровых растворов, содержащая смесь углеводородов. Смесь углеводородов представляет собой сырую нефть (21, Недостатками известной смазочной композиции являются невысокие смазочные свойства и высокое поверхностное натяжение. Кроме того, при использовании нефти загрязняется оборудование, керн, повышается износ резиновых деталей буровых насосов другого бурового оборудования.

Белью изобретения является повышение смазочных свойств новой кОмпозиции, снижение поверхностного натя zения раствора и прихватов бурового инструмента, Поставленная цель достигается тем, что смазочная композиция для буровых растворов "Днепрол-3", содержащая смесь углеводородов,. дополнит лько содержит сульфит с11ир овую барду и воду„ в качестве смеуглеaопОрОДОБ иclОлaзуют кубовые

o(.†:таTê.;- зыс-1их жирных спиртов и От-::;:.Од стади;. переработки масляно "o слоя синтез-:,циметилдиоксана в производстве каучука при следующем соотношении ингредиентов, мас.!>

Сульфит-спиртовая бард 30-50

Кубовые Остатки высших жирных пир-. тов 7, 5-1

Отход с тадии переработки масля но го слоя синтеза диметилдиокс: яа при гров з всдrт:.=.e каучука :, 5--5

ВОда ст ал:. гэе

Смазо >ьап композициH ввoÁ1тcя уровые . лини етые и малоглини стые .-.-,.воры::оличестве ".-10 вес. %,. у. ьф: спир оная бардг пред .та:-: . к, —: —. -..О;- ай рас 1 ;вор кальциевых « :: -"

Т;тл Tl,; (.: с. i ОРЬХ КИСЛОТ„

15,0

Т аб лиц а 1

Поверхностное натяжение, эрг/см

Коэффи-Ф з @ циент

Компонент трения

М Сырая нефть

0,087

36,2

Сульфит-спиртовая барда

0,1

38,0

Кубовый остаток высших жирных спирТоа

22,6

Отхоць1 производства изопренового каучука

0,098

27,1

Антифрикционные свойства известб5 ного и предлагаемого компонента

Кубовые остатки высших жирных спиртов (ТУ 38-107-103-76) представляют собой смесь следующего состава, вес.Ъ: натриевые соли жирных кислот С О -С вЂ” 50-60, вторичные спирты — 30-40, примеси эфиров, кетонов, углеводородов — 10. Поставляются в виде 50%-ного раствора Шее åêèacêèì Химкомбинатом.

Отход производства синтетиче1Î ского каучука (отход стадии переработки масляного слоя синтеза диметилдиоксана) представляет собой смесь содержащую в среднем, мас.%1

Метилвинилдиоксан 10

Монометиловый спирт 8,5

Бутандиол 5 5

Диоксановый спирт 52,5

Пирановый диол 5,5

Циклические и али-. фатические триолы

Высокомолекулярные конденсированные смолы 3,0

Наличие в составе отхода производства синтетического каучука диоксанового спирта позволяет растворить содержащиеся в кубовых остатках высших жирных спиртов эфиры, кетоны и углеводороды.

Отход синтеза диметилдиоксана при производстве синтетического каучука поставляется Волжским и Толь-яттинскими заводами проиэводственио-., ) го объединения "Синтезкаучук" и ис 5 .пользуется в бурении в виде реагента Т-бб.

В табл. 1 приведены антифрикционные свойства и поверхностное натяжение известного и предлагае40 мого компонента смазочной композиции, 1043157

Продолжение тапи. смазочной композиции определялись на машине трения M-22 по общепринятой методике при трении стали о гранит. Поверхностное натяжение оп- . ределяли сталагмометрическим методом. 5

Смазочную композицию готовят следующим образом, В кубовые остатки высших жирных спиртов, подогретые до 50-60 С, до0 бавляют отходы производства синте- 10 тического каучука и перемешивают в течение 30 мин при помощи мешалки (n 400 об/мин), после чеого добавляется подогретая до 40-50 С вода, а затем - сульфит-спиртовая барда.

Полученную смесь перемешивают в течение 30 мин, общее время перемешивания 1 ч, По описанной выше технологии было приготовлено несколько составов, которые приведены в табл. 2.

Т аблица 2

55

7,5

15

Сульфитспиртовая барда

Кубовые. остатки высших жирных спиртов

Отходы при производстве синтетического каучука

17,5

Вода

3,5

4,0

До 100

До 100 40

7,5

3 5

40

4,0

То же нтифрикционные свой -,TBà смазочной композиции для составов, гриве45 денных в табл. 2 определялись на машине трения И-22 по общепринятой методике при трении стали о гранит.

Солестойкость смазочной комт|оэнции определялись по максимальной величине жесткости хлоридно-натриевых и кальцввых вод, до достижения которой не происходит расслаивания смазочной композиции. Полученные дан ные приведены в табл. 3.

12,5

4,5

50

До 100

До 100

До 100

До 100

До 100

17,5

5,5

35

Состав композиции, вес, Ъ

Состав композиции, вес. %

До 100

До 100

До 100

До 100

До 100

До 100

До 100

До 100

До 100

До 100

До 10"

До 100

До 1:0

До 100

До 100

10 41157

Таблица 3

Стойкость смазочной композиции при жесткости воды, мг-экв/л

Состав смазочной композиции (табл. 2) Коэффициент трения

Поверхностное натяжение, эрг/см

Нефть (концентрация 100В) 180

3á,5

180

38,0

190

200

210

0,06

220

0,06

220

О р 1 7 4

260

О, 161

60,4

260

58,8

0,15

260

0 145

0,138

0,138

57,1

260

55,5

260

53,8

260

0,2

31,2

29,1

27,3

25,6

25

18

24,0

120.19

42,7

0,52

130

41,3

0,50

140

40 Р2

0,48

150

39,3

0,46

38 5

37,8

160

0,45

О 45

160

0,087

0,087

0i08

0,075

0,068

О, 195

0i187

0,181

0,174

0,174

Как видрно из данных, приведенных в табл. 3, по сравнению с известной, антифрикционные свойства предлагаемой смазочной композиции (состава 2-5) повысились в 1,5 раза, 35,0

32,0

28,5

26,0

26,0

62,1 поверхностное натяжение при этом снижается в 1,4-1,5 раза, смазочная композиция сохраняет свои свойства при минерализации 190-220 мг-экв/л,, Я что выше допускаемой минерализа1043157

Таблица 4

Показатели раствора

Состав бурового раствора,вес.Ъ

Удельный, г/см

ВязКоэффициент сдвига корки (КСК) Водоотдача, см

Статическое напряжение сдвига

1/10, мг/см

Коэффициент трения кость, с

Рлина 10

УЩР 5

1,07

Вода 85

1 - 0,5 нефти

1 07 18

1 — 0,5 смазочной композиции

1,07

17

7/14

1 + 1 нефти

1,07

0,250 0,51

1 — 13 смазочной композиции

0,230 0,37

1,07

18 б/14

1,06

1 — 5 нефти

15

8/19

0,190 0,5

1 — 5 смазочной композиции

1 — 10 нефти

7/20

8/21

1,07 20

1 05 19

17

0,170 0,12

О, 058 0,49

1 - 10 смазочной композиции

1 06 20

8/23

0,029 0,09

1 - 11 смазочной композиции

1,06 20

8/23 .

0,029 0,09

Высококальцевый глина 10 мел 5

КССБ 3

0,3

КМЦ хлористый кальций

1,33 90

5,5 ции для известной смазочной композиции.

При содержании сульфит-спиртовой барды, кубовых остатков высших жирных спиртов, отхода синтеза диметилдиоксана при производстве синтетического каучука в количестве, меньшем нижнего предела, не обеспечивается улучшение свойств предлагаемой смазочной композиции, по сравнению с известной. Увеличение содержания укаэанных компонентов в композиции выше верхнего предела (состав 6) не приводит к улучшению свойств композиции. С целью определения воэможности применения предлагаемой смазочной композиции вместо нефти для снижения прихватов измеряли коэффициент сдвига фильтрационной корки (КСК) — условный коэ фициент трения — на приборе конструкции Полтавского отделения

УкрНИГРИ и объединения Полтаванефтегазразведка". Величина КСК указывает на воэможность прихватов бурильных труб. Так, нап >имер, для объединения "Полтаванефтегазраэ— ведка" оптимальная величина КСК, предупреждаюцая прихваты, равна

0,2 и меньше ° Полученные данные по сравнению с нефтью приведены в табл. 4.

5/10 0,356 0,51 б/12 0,270 0,51

6/12 О, 250 О, 41

90/129 О, 146 0,5

1043157 продолжение табл. 4

Показатели раствора

Состав бурового раствора,вес ° %

Статическое напряжение сдвига

1/10,, мг/см

Коэффициент трения

Коэффициент сдвига корки (кск) Удельный р г/см

Водоотдача, см

Вязкость, с

90/130 0,143 0,5

5,5 11 — 0,5 нефти 1,33 90

11 - 0,5 смазочной композиции 1,33 85

85/120 0,140 0,5

98/135 0,101 0,5

5,0

1 31 98

11 — 5 нефти

11 — 5 смазочной композиции

63/96 0,085 0,15

108/147 0,074 0,45

65 5 5

103 5,0

1,32

1,29

11 — 10 нефти

11 — 10 смазоч най композиции

50/83 0,034 0,1

5,5

1,30

11 - 11 смазочной композиции

60/92 0,033 0,1

5 5

1,30

Составитель В, Ягодин

Редактбр Г. Волкова Техред М.Костик Корректор >, Ильи н

:. -.аказ 7261/27 Тираж 639 Подпи оное

ВНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно из данных, приведенных в табл. 4, по сравнению с кзвестя вл,, коэффициент сдвига корки, уменьшается в 1,5-2 раза, а анткирикциозные свойства глинистого буровог:. раствора повысились в " раз.

При сод;:-,:.жанни предлагаемой смазочной <омпозкпии Б количестве меньшем нижнего предела не обеспечивается улучшение свойств бурового глинистараствора по сравнению с известкой. увеличение процентного содержания смазочной композиции выше верхнего предела, как показывают данные, приведенные в табл. 4, не пркводкт к увеличению анткфрккцконных свойств,. нижению коэффициента сдвига корки.

Применение предлагаемой смазочной композиции позволит сократить расход нефти к нефтепродуктов прк разведочном и эксплуатационном у бурении скважин на нефть, газ и твердые полезные ископаемае и способствует решению важной государственной задачи по экономии топливноэнергетических ресурсов. Стоимость одной тонны смазочной композиции в два раза дешевле стоимости нефти, поэтому экономический эффект только по стоимости материалов по Министерству геологии СССР будет составлять несколько миллионов рублей.

Применение смазочной композиции для буровых растворов обеспечит повышение механической скорости бурения на 15-20%.

Во время производственных испы50 такий предлагаемой композиции на

5 скважинах при общей проходке

1403 м было получено снижение стоимости бурения 1 п.м. скважины на

3,9 руб.