Состав для приготовления эмульсионного бурового раствора
СОСТАВ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИОННОГО БУРОВОГО РАСТВОРА, содержащий минеральное масло и талловое масло, отличающийс я тем, что, с целью повышения смазочньгхиэмульУирующик свойств состава в минерализованных водах при одновременном упрощении и удешевлении процесса приготовления, он дополнительно содержит оксиэтилированные жирные кислоты и оксиэтилированный алкилфенол при следуквдем соотношении компонентов, мас.%: Минеральное 30-40 масло Талловое 20-40 масло Оксиэтилированные жирные 15-25 кислоты О) Оксиэтилированный алкилс 10-20 фенол
(!9) (Н) СОКИ СОВЕТСНИХ
3 ЛЛЮ
РЕСПУБЛИН
З(Я) С 09 К 7/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
t,с
20-40
21) 3472346/23-03
° °
22) 19. 07. 82 (46) 28 02 84. Бюл. Р 8 (72) С. Г. Солтан, Х. 3. Урецкая, Л.И. Тимофеева, Й.A. Сазанова, В.Н. Горин, Н.A. Кибирова, В.Д..Васильев и В.В. Рядов (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт методики и техники разведки Всесоюзного провапаленного объединения "Союзгеотехника" и Ленинградский опытный нефтемасловый завод им. Шаумяна (531 622. 243.144. 3(088. Sl (56) 1. Заявка. ePr — 2224959, кл. 5а 21/04, 1974.
2. Патент ФРГ 9 1232896, кл. 5а 21/04, 1967 (прототип J. (54! (57) СОСТАВ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ .)МУЛЬСИОННОГО БУРОВОГО РАСТВОРА, содержащий минеральное масло и талловое масло, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения смазочных и эмульРйрующих свойств состава в минералиэованных водах при одновременном упрощении и удешевлении процесса приготовления, он дополнительно содержит оксиэтилированные жирные кислоты и оксиэтилированный алкилфенол при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Минеральное масло 30 40
Талловое масло
Оксиэтилиро3 ванные жирные кислоты 15-25
Оксиэтилированный алкилфенол 10-20
1076435
Изобретение относится к бурению скважин, в частности к составам для приготовления буровых эмульсионных растворов, применяемых для промывки скважин в процессе их проводки.
Известны составы для пригн;овле- 5 ния буровых эмульсионных растворов, в которых.в качестве смазочной добавки применяют фракции таллового масла с высоким содержанием (свыше 30%) смоляных кислот. Состав представляет 1Î собой смесь фракции таллового масла . и ароматических углеводородов в соотношении соответственно 0,45 - 3% мас ла и 0,5 - 5% углеводородов по объему от объема промывочной жидкос- 35 ти (11.
Недостатком укаэанного состава является невысокий смазочный эффект и сложность его приготовления, обусловленная необходимостью использования определенной фракции таллового масла с высоким содержанием кирных кислот, Наиболее близким к предлагаемому является состав для приготовления эмульсионного бурового раствора, включакюжй минеральное масло (дизельное, нефтепродукты, отработанные масла, мазут Jи фракцию очищенного таллового масла. Фракция таллового 30 масла содержит 15-45% смоляных кислот, не более 16% неомыляевых веществ (предпочтительно менее 6%), а также полимерные остатки кислот, образующихся при дистилляции жирных кисло г фракции С .р, -С,(з (2 е ДОполнительное присутствие жирных кислот повышает смазочные свойства этого раствора .по сравнению с указанным выше аналогом. Однако присутствие выл в данном составе не позволяет 4О использовать его для приготовления бурового эмульсионного раствора на водах с жесткостью до 11% СаСЗу и 8% NaC1 что ограничивает применение этого состава в водах высокой 45 жесткости и минерализации. К недостаткам состава относится также необходимость использования таллового масла лишь хвойных пород с последующей его дистилляцией, что делает 50 процесс приготовления состава доста,точно сложным и дорогостоящим.
Цель изобретения - повышение смазочных и эмульгирующих свойств соста- 5 ва в минерализованных водах прк одновременном упрошении и удешевлении прсцесса приготовления.
Поставленная цель достигается тем, что состав для приготовления 60 эмульсионного бурового раствора, содержащий минеральное масло и талловое масло, дополнительно содержит оксиэтилированные жирные кислоты и оксиэтилированный алкилфенол при Я
20-40 следующем соотношении компонеьгов, мас.%:
Минеральное масло 30-40
Талловое масло
Оксиэтилирован» ные жирные кислоты 1 5-25
Оксиэтнлированный алкилфенол 10-20
В составе может быть использовано талловое масло хвойных, лиственных и лиственничных пород, включая талловое масло-сырец.
Для получения бурового эмульсионного раствора состав смешивается с водой, например, в соотношении 98% воды и 2% состава. Возможны и другие соотношения. Состав готовят компаундированием компонентов нри 80-100 С.
За счет использования таллового масла разных пород древесины с содержанием смоляных кислот не менее 5%, жирных - не более 75%.и неоьыляемых веществ — не более 25%, включая талловое масло-сырец хвойных, лиственничных и лиственных пород, упрощается и удешевляется процесс приготовления состава., так как не требуется предварительной обработки масла и можно использовать таяловое масло любой из указанных пород древесины.
Физико-химические показ атели таллового масла из лиственной древесины (Ту-13-05-130-81:J должны соответствовать следующим требованиям: кислотное число не менее 96 мг КОН на 1 г масла;массовая доля смоляных кислот — не более 12%, массовая доля неомыляемлх веществ не более
25%,массовая доля воды не более 2%.
Физико-хиьжческие показатели тал-, лового масла сырого1 (ФсФ-81"47-7И должны соответствовать следующим требованиям: кислотное число для
1-го сорта не менее 145, для 2-го
175, для 3-го 130 мг КОЙ на 1 г; массовая доля жирных смоляных кислот и нейтральных веществ, не менее
91% для 3-ro сорта, массовая доля неомиляемах веществ 13% для 1-го сорта и 16% для 2-го, массовая доля смоляних кислот не менее 40% для
1-го сорта и 35% для 2-го. Массовая доля лигнина и механических примесей не .более 1 % для 1-го сорта Массовая доля влаги, не более 1,2-4 % дяя .всех сортов соответственно.
Высокие смазочные свойства и стабильность раствора в жестких и минералиэованиых водах обеспечиваются за счет синергетического эффекта, получаемого при введении в состав смеси таллового масла с двумя неионогенними эмульгаторами (оксиэтилированние жирные кислоты — ОЖЕ и оксиэтилированный алкилфенол типа ОП .
1076435 ной или минеРализованной 11% СаС1 или 8% МаС11 и смесь перемешивают до получения стабильного эмульсионного раствора.
Аналогично готовят составы с другими концентрациями компонентов.
Реэультаты приведены в.табл. 1.
Таблица 1
» »»» » «»»
Стабильность бу.рового эмульсионного раствора
2Ъ-ной концентраций на воде, содержащей, В
Стабиль ность состава
Пример
Компонент
СаС1 11% NaC1 89
СаС1 11В ИаС1 8%
° »
1 Минеральное масло
25 Не ста- Стабилен Стабилен билен
0,87 0,94
Талловое масло
20
ОЖК
ОП-10
0,95
2 Минеральное масло
0,85
Таяловое масло
30
ОЖК
ОП-10
3 Минеральное масло
0,84
0,96
Талловое масло. 25
ОЖК
ОП-10
Ф
Не ста- 0,90 0,99 билен
4 Минеральное масло
45 Не ста" Не стабилен бил ен
Талловое масло
ОЖК
ОП-10
Пример. 35 г минерального расла, 35 r таллового масла, 20 г оксиэтилированных жирных кисл6т и
10 r оксиэтилированного алкилфенола перемешивают при нагревании до 80100 С до получения однородной смеси, 2 г приготовленного таким обраэомсостава вводят в 98 мл воды (прес-..
Содер жанне компо« нентов, %
»»»«
Крутящий момент, кг.м, при бурении на стенде с прсэывкой эмульсионным раствором 2%-ной концентрации на воде, содержащей, Ж
1076435
Продолжение табл ° 1
Стабильность бурового эмульсионго раствора
2%-ной концентрации на воде, содержащей, Ъ
Стабильность соста ва
Пример
KoMlIO HB HT
СаС1> 11% йаС1 89
«» «»»
Стаби- 1,00 1,12 лен
40 Не ста- Стабибилен лен
Талловое масло
ОЖК
ОП-10
Талловое масло
15
ОП-10
0,86
0,95
» е
30 . Ста«. билен
Талловое масло
15
ОП-10
Талловое масло
10
ОЖК
ОП 10
1,01
Не ста- 0,88 билен
Не стабилен
Талловое масло
ОЖК
10
ОП-10
5 Минеральное масло
6 МинераЛь ное масло
7 Минеральное масло
8 Минеральное масло
9 Минеральное масло
Содержание комцо» нентов, В
35 Не стабилен
Крутящий момент, кг м, при буре нии на стенде с промывкой эмульсионным раствором 2%-ной концентрации на воде, содержащей, В
СаС1211% йаС1 84
0,97 1,10
0,95 1,05
1076435
",Продолжение табл. ююае юююююююююююю ю
Содер» жанне компонентов, %
Стабиль ность состава.Пример
Компонент
СаС1> 114 МаС1 89 юю ю
35 Стабилен
10 Минеральное масло
О, 81 0,91
Стабилен
Стабилен
Талловое масло
35.
ОЖК
On-.10
11 Минеральное масло
0,85
0,96
40 Ста- Стабилен билен
Стабилен
Талловое масло
ОЖК
ОП- 10
12 Минеральное масло
0,86 0,98
Талловое масло
20
ОЖК
ОП-10
13 Минеральное масло
0,82 0,92
Талловое масло
25
ОЖК
ОП-10
60 только при предлагаемом соотношении компонентов, в том числе при соотношениях с граничными значениями компонент.ов, В табл, 2 приведены физико-xasm °
65 ческие свойства предлагаемого состаКак видно из примеров 3,7, 10 и 11, стабильные составы и растворы на их основе, обладающие высокими, смазочными свойствами ц. работоспо собные в условиях жестких и минерализованных вод, могут быть получены
Стабильность бурового эмульсионго раствора
2%-ной концентрации на воде, содержащей, В
Крутящий момент, кг-м, при бурении на стенде с проверкой эмульсиоиным раствором 2В-ной концентрации иа воде, содеркащей, В ююю СаС1211% МаС1 8Ф ююю юююю
1076435
10 ва и буровых эмульсионных растворов на его основе со средними и предельными значениями ингредиентов.
Т а б л и ц а
Показатели
Однородная масса от темно-коричневого до черного цвета
Внешний вид
Специфический не раздражакааий
91,2 95,3
83,4
81 0
54,3
69,5
57,4
51,5
2,4
3,0
2,5
2,5
Змульсируемость
Рабочие эмульсии 28-ные
0,20
0,10
0,10
0,15
0,10
0,15
0,05
0,05
Склонность к пенообразованию, см (не более 60 ) Отсутствует 10
1 рН эмульсии, приготовленной на дистиллированной воде (в пределах 5,0-9,0 ) . 6,50
6,44
0,39
Выдер- Выдер- Выдер- Выдерживает .живает живает живает . J финематическая вязкость
®ри 50 С (не более 100) Кислотное число, мг
КОН/г (не менее 50) Массовая доля воды, 8 (в пределах 2-3) Стабильность при хранении
Стабильность .нри мину.с 40 С в воде жесткостью
2000 мг-экв/л в воде минерализацией
500 мг-экв/л
Стабильность эмульсии приготовленной на воде жесткостью
2000 мг-экв/л на воде м нерализацией
500 мг-экв/л
Устойчивость пены, см не более 20
Коррозионная агрессивность эмульсии, приготовленной на дистиллированной воде
Выдерживает
Отсутствует
Отсутствует
Выдерживает
Отсутствует
Выдерживает
Отсутствует о
6,45
Выдерживает
Отсутствует
1076435
Таблица 3
Стабильность состава
Содер жанне ком онентов,%
Стабильность бурового эмульсионного раствора
2В-ной концентра1 ции на воде, содержащей, Ъ
Компоненты
Сос тав
СаС1 1ХФ И С1 8%
СаС12 11% NaC1 8%
1 Минеральное масло
Стаби- 0,81 лен
Ог91
35 Стаби- Стабилен лен
Талловое
:масло
20
ОЖК
ОП-10
2 Минеральное масло
35 Стаби- Не ста- Be ста-" 0,85 лен билен билен
0,98
Талловое масло
30
ОЖК
3 Минеральное масло
35 Стабилен.
1,25
1 15
Стабилен
Талловое масло.35
ОП-10
Условиях соблюдения одинаковой технологии приготовления эмульсионных растворов.
Для эмульсионных растворов со- нению с серййно-выпускаемым эмульсо-
I держащих только два(любых 1 комтонен- лом ЭН-4 выражается в увеличении та из указанных трех, наблюдается механической. скорости бурения на ухудшение смазочных свойств. ° 23,3%, средней проходки за рейс на
40 20%, проходки на буровую коронку
Технико-экономическая эффектив- на 28,8В и уменьшении удельного ность от применения состава .по срав- расхода алмазов на 21,0Ъ. . ВНИИПИ Заказ 647/22 Тираж 634 Подписное
Ю
Филиал ППП "Патент", г, ужгород, ул.Проектная, 4
Сравнить смазочные свойства прототипа и предлагаемого. состава (по крутящему момейту) в условиях жестких и минерализованных вод (табл. 1 не представляется возможным, так как прототип в указанных условиях не образует стабильных эмульсий. Крутящие моменты 2%-ных эмульсионных буровых растворов на основе прототипа и- рвдлагаемого состава, приготовленных на невской воде, равны соответственно 1,30,и 1,05 кг м
) {пример 10 табл. 1 .
Наличие синергетического эффекта
5 действия таллового масла, оксиэтилированных жирах кислот и оксиэтилированного алкилфенола подтверждаеТся
:данными, приведенными в табл. 3.
Крутящий момент, кг м, при бурении на стенде с промявкой эмульсионным раствором 2%-ной концентрации на воде, содержащей, В
