Смазочная,противоизносная и сероводороднейтрализующая добавка к буровым растворам на водной основе

 

Применение неталлилсульфоната натрия в качестве смазочной, противоизносной и сероводороднейтрапизукщей добавки к буровым растворам на водной основе.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ о

РЕСПУБЛИК

ОМ 00 з(д) С 09 К 7/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

° IlO ДЕЛАН ИЗОЕРЕТЕИИЙ И ОТИРНТИЙ /

О, "."9.ТЛ;с, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / . н овтоссномт свсвствосствт . нов, (21) 3562221/23-03 (22) 03.03.83 (46) 07.12.84. Бюл. 9 45 (72) Б.А.Ацдресон, Г.П.Бочкарев, ЭАИ.Огаркова и P.ХвХазипов (71) Башкирский .государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (53) 622.243.144(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 666:194, кл. С 09 К 7/02, 1972.

2, Яров А.Н. и др. Буровые раство-. ры с улучшенными смазочными свойствами.. М., "Недра", 1975, с. 27-30.

t (54) СМАЗОЧНАЯ, ПРОТИВОИЗНОСНАЯ i

И СЕРОВОДОРОДНЕЙТРАЛИЗУЮЩАЯ ДОБАВКА

К БУРОВЫМ РАСТВОРАМ НА ВОДНОЙ ОСНОВЕО (57) Применение металлилсульфоната натрия в качестве смазочной, противоизносной и сероводороднейтрализующей добавки к буровым растворам на водной основе.

1 1127

Изобретение относится к бурению нефтяных.и газовых скважин, в частности к буровым растворам на водной основе.

Известно применение в качестве смазочной и противоизносной добавки к буровым растворам остаточного продукта производства 4,4-диметилдиоксана-1,3 (реагент Т-66) в количестве

0,8-1 2Х от объема бурового раствора (tj. . Недостатком этой добавки являются ее сравнительно низкие смазочные и противоизносные свойства в условиях минеральной и сероводородной агрессии.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является использование сульфонола в качестве смазочной добавки к буровым растворам на водной основе P2j .

Недостатками известной добавки являются ее недостаточно высокие смазочные, противоизносные и сероводороднейтрализующие свойства.

Целью изобретения является повышение смазочных, противоизносных и сероводороднейтрализующих свойств, буровых растворов на водной основе.

Поставленная цель достигается

30 тем, что в качестве смазочной противоизносной и.сероводороднейтрализующей добавки к буровым растворам на водной основе применяют металлилсульфонат натрия.

Структурная формула металлилсуль- З5 фоната натрия

С 2 С С Я ОЗ

Эмпирическая формула C H>S03Na

Металлилсульфонат натрия выйускается по ТУ-6-01-03-47-82 и используется в качестве сополимера при сина e3å волокна "Митрон".

Металлилсульфонат натрия представпнет собой тонкодисперсный порошок белого цвета, хорошо .растворимый в воде, не оксичный.

Обработку промывочной жидкости осуществляют непосредственным введением металлилсульфоната натрия в циркулиру:ещий через скважину буровой раствор. Расход добавки 0,3-0,8 мас.% от объема бурового раствора.

В лабораторных условиях производили обработку различных типов буровых растворов на водной основе на893 2 стоящей добавкой. Для испытаний взя-, ты три типа буровых растворов:

1) Пример 1 — пресный глинистый раствор состава, Х: глина 20; карбоксиметилцеллюлоза 1; вода остальное;

2) Пример 2 — минерализованный глинистый раствор состава, 7: глина 20; карбоксиметилцеллюлоза 1; вода остальное; 2) Пример 2 — минерализованный глинистый раствор состав: глина 20; карбоксиметилцеллюлоза 1,5; хлористый .натрий 10; хлористый кальций 1; вода остальное; 3) Пример 3 техническая вода.

Указанные буровые растворы обрабатывали введением предлагаемой добавки при перемешивании. Затем замеряли технологические параметры, смазочные и противоизносные свойства, а также нейтрализующую способность по отношению к сероводороду.

Результаты опытов приведены в табл.1.

Оценка смазочных и противоизносных свойств производилась с помощью прибора Тимкена. Методика работы на данном приборе предусматривает определение величины силы тока, которая пропорциональна коэффициенту трения при взаимодействии под определенной нагрузкой металлической пары (вращающегося кольца и неподвижной призмы) в среде испытуемого раствора — чем меньше сила тока (коэффициент трения), тем лучше смазоч-, ные свойства бурового раствора.

Противоизносные свойства оценивались по величине площади пятна" износа, образуемого на грани стальной призмы в результате ее контакта с вращающимся кольцом. Площадь "пятна." износа определялась с помощью микроскопа, имеющего. окуляр с делительной линейкой.

Определение поглотительной способности производилось согласно известной методике иодометрического химического анализа.

Из данных, приведенных в .табл. 1, видно, что металлилсульфонат натрия придает буровым растворам высокие смазочные, протнвоизносные и сероводороднейтрализующие свойства.

В табл. 2 приведены составы буровых растворов, стабилизированных

РЩ и содержащих предлагаемую добавку и сульфонол (известную).

Состав 1 содержит предлагаемую смазочную добавку в концентрации, меньше заявляемых значений, а сос3 1127 тав 5 — больше заявляемых значений (О, 3-0, 8 ) .

В табл. 3 представлены результаты проведенных исследований".составов,указанных в табл. 2.

Таким образом, составы бурового раствора с предлагаемой добавкой. обладают.по сравнению с сульфонолом более качественными технологическими параметрами, т.е. низкими значениями 1ð показателя фильтрации и статического напряжения сдвига (СНС), лучшими смазочными и противоизносными свойствами.

Предлагаемая добавка хорошо нейтрализует сероводород (обеспечивает высокую поглотительную способность),. в то время как состав с известной практически не поглощает сероводород.

Добавка металлилсульфоната натрия не вызывает вспенивания бурового раствора, в то время как алкиларилсульфонат натрия (сульфонол) вызывает вспенивание при концентрации более 0,5 .

Если концентрация предлагаемой смазочной добавки меньше 0,3 мас; (состав 1), существенно ухудшаются смазочные, противоизносные и нейтрализующие свойства раствора. Если же концентрация ее больше 0,8 мас. ., (состав 5), перечисленные показатели улучшаются незначительно, но резко возрастают, вязкость и статическое напряжение сдвига раствора.

893 4

В табл.. 4 представлены результаты, аналогичных исследований при введении в составы, приведенные в табл.1, минеральных солей (хлористого натрия и хлористого кальция). Как следует из данных табл. 4, предлагаемая смазочная добавка солестойкая и поэтому растворы практически не изменяют своих свойств. Введение солей в сос- " тав с сульфонолом вызывает ухудшение его параметров (состав.6), что связано с несолестойкостью алкиларилсульфоната натрия (сульфонола).

В табл. 5 представлены данные исследований смазочной, противоизносной и нейтрализующей способности при введении предлагаемой смазочной до-., бавки в техническую воду (опыты 1-5), а также известной смазочной добавки (опыт 6).

Как следует из табл. 5, введение предлагаемой смазочной добавки в техническую воду в заявляемых концентрациях (опыты 2-4) обеспечивает воде хорошие смазочные, противоизносные и нейтрализующие.свойства. При концентрации добавки, меньшей заявляемых значений (опыт 1), данные параметры ухудшаются, а при большей концентрации (опыт 5).улучшаются незначительно.

При введении в техническую воду известной добавки (опыт 6) перечисленные показатели существенно хуже, чем при введении предлагаемой в количестве 0,3-0,8 мас. .

1127893 и х о

4о «ч г- 1

СС» «4 О

Ю л л л

o o o

1 о о сс с» |о

o o

М»»

Я -

»»

Х X л о

«

Щ

Е» и

> о

««| и

I

CCl л о с| и е о и к о

o . л л л, л

«»4 - м

« 4 л

«»4

»-» л л с 4 Сс» л л м «4 со л с 4 о X 1

Ю»ч 1»»

7 и I

Р. --., I е» I o

»|4 1 X 1 О "Oо л л со сч

С4 1

GO С 4 л л т \о) 1 !

Й 1»

«d 1 1 Ж

Р I Ы 1 М

e V I и I

«4,О л л « 4 о1 ° сч л о

»Р л л

»О

° » 1

l 1

6» л !

С с») E" Х

v |!.с с|к

Ф 1 Х оэ «|й

Ж 1 Х Е В Cc V

1 о ц с||»с| 1 о о ж | |с с»> и 1 ! с .и ы о

«|| 1 ж сс ес и

Е-» I

»l 1

1

1 о л

o o л л о а

o o л оо л

1 1 о » с 4 с 4

«4

I l

»«I

I E» Е» X

ovv ос4 сч л

С»4 л

«4 л

I 1 с 1 u> оо с | ц.|

| л л л л о о o .o o

I !

I а со л л

o o o

1

1

I

1

1

1

I

I

1

1

I

1

«|! 1 с! !

g I

1 ц 1 о I

«|! 1

5 ! 1 о с|

И И

v o

Е е о ж л о

Ц

E "» Д

Ж E (U й

v о

Ж! с»)! Ж о

° I |||

Ccl 1 Ж а I o о а

||4 I

Е и к

«|! I cd

Р 1 Х

1 Ь о.а 1!

«|

I о

43»

«С»с| л.552.

«|3 и Р» а 1Х Е Е И ое«а ««!

X L X о о

Р

|О ««1 Ф

Р X жом

cd Ф Р»

E Е

v v о се о С.) Р !» аО Л В С4

OO О С4 Л О о с> — o o л л л л

o o o o o

«а л оо с | «ч со е «ч со о л сч hl o ch o со с| л л л л ° л сч сч м м сч - м м

1127893

Т а б л и ц а 2

Компонентный состав, мас.Х

Металлилсульфонат натрия

Глина Карбоксилметилцеллюлоза (КМЦ) Состав

Вода

0,.1

5,0

0,5

Остальное

5,0

0,.3

0,5

0,5

1,0

0,8

1,5

«1r«

1,5

1,0

Извест- 15 ный

1,0

0,5

Таблица3

Технологические параметры буровых растворов

Состав

Противоизносные свойства, мм

18 10 О 1 2 2 2 3 4

1 1,05

4,05

2 1,05 19 70 22 42 28

3,08

2,75

3 1,12 24 60 56 96 25

4 1,18 28 50 122 162 21

5 1,18 39 5,0 18,8 26,4 2,0

2,28

О, 136

2,18

29 14,0 14,2, 18,4 4,5

Извест- 1, 12 ный

4,44

О, 008

Плот- Услов- Покa3a иост ная тель

Г/cM вя3 фильт

i кость рации (см !

СНС мг/см2 Смазоч ная мин 10 ми способностьь

Алкиларил сульфонат натрия (сульфонол) Поглотительная способность по отношению к

Н25 м /KI" ч

О, 032

О, 081

О, 098

О, 125

) 27893

I

I

I

I о

И 8 и о х

5 о„. х "й д о л

1-,О .4 ж!х

«- V о ох х

«» «о Q о о хх х

Ц.

«о I

Х I

1 ю) I Ж о

«««Э х 2 х о v

f« и

)х о»ч а о х

I о

cd

3 о о

И и д

1 Е» к.е и эоо хихон

Ф 1

О 1 а 1 о 1

«й I

E» I

v I

1 Ь а ц! л

О 1

Рь

|О I

3 I а I

Э I

X 1

cd I « л (М сч

А х

«d ьс 1" ъ

& v

«««о о х

v м о

1 о х и

Э

«-|

A ь

v о х .!» Е о и

I I

О

I

1 !

E

Э

««| >Б

Дх

Ф с|ь ь»

v о и

,о

»

v сб

Е л

М

««ь

v о и х о х

Э

Ц

Э

«««

Р:4

1

I

I сч

I au ! v

I Э

1 V

1 !

I

1 м

1 O

I c6 х

6) л| О

g»U 1 — — — —-Х х и х оо о сч л

С 4 Л Ch - С 4

О О O — O л л л л л л

О О О О О О со с «сч со оО л сч О о со со л л л л л л б с»1 с ъ сч N « сч сч o r o л л л л л

С ) С4 С 4 »- »с4 М:> СО

00 л л л л

О сО сч с| О - »- с «<| LO СО с 1 сО л л л л л» Я) С« 40 - » — СЧ

С| о а О О О

» л л л л» о со л л сч

1 (л .— сч со

I сч сч сч с 1

О О О О ч — » — с «с4»вЂ” л л л л л

» % Ч

О

I 1 1 1 I

1 - с4 с 1

1

12

Та блица 5

1127893

Поглотительная способность по отношению к H S .мз /Kp4m

Противоизносные свойства, мм мазочная пособость, А

Концентрация смазочной до бавки, мас.Х

Состав

Опыт

Метал лилилльфо т сульфонат наттрия рия

Техническая вода О, 1

О, 061

О, 096

О, 122

О, 167

О, 192

0,015

4,55

3,8

3,4

4,05

2 То же 0,3

3,82

3 -"- 0,5

3,2

2,9

3,28

4 -"- О 8

5 -"- 1 О

3,17

2,8

И

4,88

0,5

Составитель В.Ягодин

Редактор Н.Джуган Техред Т.Фанта Корректор А.Ильин

Заказ 8873/19 Тираж 633 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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