Концентрат для приготовления водно-эмульсионного и полимерно-эмульсионного буровых растворов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCKOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТКОЙ (21) 3729419/23-03 (22) 11.04.84 (46) 30.01.86. Бюл. ¹ 4 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт методики и техники разведки Всесоюзного производственного объединения "Союзгеотехника" и Ленинградский опытный нефтемаслозавод им. Шаумяна (72) Х.Ç.Урецкая, Л.И.Тимофеева, А.А.Гонор, В.Н.Горин, Н.А.Кибирова, В.В.Рядов, З.Б.Бережанский, Н.Е.Романова и В.Д.Васильев (53) 622.243.144.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 825578, кл. С 09 К 7/02, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1004440, кл. С 09 К 7/О2, 1980. (54)(57) КОНЦЕНТРАТ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДНО-ЭМУЛЬСИОННОГО И ПОЛИМЕРНОЭМУЛЬСИОННОГО БУРОВЫХ РАСТВОРОВ, „„SUÄÄ 1 208062 А содержащий минеральное масло, смазочную добавку, полиалкиленгликоли и неионогенный эмульгатор, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения смазочных свойств водно-эмульсионного и полимерноэмульсионного буровых раств6ров, он дополнительно содержит синергетически действующую смесь-присадокдиизопропилксантат этилена и диалкилдитиофосфат цинка при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Минеральное масло 20-23

Смазочная добавка 15-18

Полиалкиленгликоли 30-33

Неионогенный эмульгатор 30-33

Диизопропилксантат этилена 0,5-1,0

Лиалкилдитиофосфат цинка 0,5-1,0

Вода 1-2

1208062

30-33

55

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к концентратам для приготовления эмульсионного бурового раствора, который использует- ся при скоростном алмазном бурении снарядами со стальными или легкосплавными трубами (типа СБТН или

ЛБТН), на объектах с осложненными геолого-гидрохимическими условиями.

Цель изобретения — повышение смазочных свойств водно-эмульсионных и полимерно-эмульсионных буровых растворов.

Поставленная цель достигается тем, что в концентрат, включающий минеральное масло, смазочную добавку (остатки от дистилляции жирных кислот соапстоков и технического жира), полиалкиленгликоли и неионогенный эмульгатор (алкоксилированный эфир жирной кислоты и алкоксилированный алкилфенол), дополнительно введена синергетически действующая смесь-присадок диалкилдитиофосфата цинка о .б 53 .оя

P P

RQ 5-Кл — 5 ОК где R — С и С и диизопропилксантата этилена

5 5, RO-С С-ОК

5-СНг-СН -5 г где R -iC

При этом соотношении компонентов в предлагаемом концентрате следующее, мас. :

Минеральное масло 20-23

Смазочная добавка 15-18

Полиалкиленгликоли 30-33

Неионогенный эмульгатор

Диизопропилксантат этилена 0,5-1

Диалкилдитиофосфат цинка 0,5-1

Вода 1-2

Пример. Концентрат для приготовления водно-эмульсионного и полимерно-эмульсионного буровых растворов изготовляется следующим образом.

В резервуар, снабженный паровым обогревом, перемешивакицим устройством от системы сжатого воздуха и обвязкой с насосом для циркуляции

35 . 40 и слива готового продукта, производится загрузка смазочной добавки

150 кг, нагретой до 50-60 С, и минерального масла 200 кг при температуре хранения. Далее в резервуар подаются. нагретый до 50-60 С неионогенный эмульгатор 300 кг и полиалкиленгликоли 330 кг при температуре хранения.

Смесь компонентов перемешивают в течение 3-4 ч при 80-90 С. Затем после охлаждения смеси компонентов о до 50-60 С в резервуар подаются по 5 кг диизопропилксантат этилена, диалкилдитиофосфат цинка и 10 кг воды.

После 2-3 ч перемешивания при 50о

60 С из резервуара отбирается проба на полный анализ продукта.

Водно-эмульсионные и полимерноэмульсионные буровые растворы на основе концентрата приготовлялись следующим образом (из расчета на 1 м раствора), Водно-эмульсионный раствор.

В глиномешалку (диспергатор, эмульсионную установку) емкостью 1 м" заливают 400-500 л воды. Расчетное количество концентрата 20 кг (27 по весу от веса приготовляемого раствора) после тщательного перемешивания в заводской таре выливают в отдельную емкость и при перемешивании туда постепенно добавляют воду в количестве 20-30 л до получения однородной концентрированной эмульсии 40-507-ной концентрации.

Затем эмульсию выливают в глиномешалку, и последняя доверху заполняется водой (до 1 м ). .Смесь перемешивают в течение 5-10 мин.

Полимерно-эмульсионный буровой раствор.

Вначале готовится полимерный раствор на основе полиакриламида (ПАА) концентрацией 0,35 вес.7, считая на основное вещество. На глиномешалку емкостью 1 м берется

5,8 кг гранулированного 60Х-ного

ПАА или 44 кг желированного 8 -ного

ПАА. Расчетное количество ПАА растворяется в небольшом количестве горячей воды и выливается в заполненную водой глиномешалку. Смесь перемешивают в глиномешалке до полного растворения ПАА.

Из тщательно перемешанного в заводской таре концентрата отбирают

1208062 20 кг в отдельную емкость и при перемешивании постепенно доливают

20-30 л полимерного раствора на основе IIAA из глиномешалки до образования однородной концентрированной полимерно-эмульсионной жидкости.

Эту жидкость выливают в глиномешалку и после перемешивания в течение 5-10 мин получают полимерноэмульсионный буровой раствор, содержащий 0,357 ПАА и 27 концентрата.

Исследование смазочных свойств эмульсионных буровых растворов на водной основе с различным содержанием указанных присадок как порознь, так и в сочетании друг с другом показало, что значительный положительный эффект достигается лишь при совместном их применении.

При содержании компонентов, отличающихся от приведенных выше, получались нестабильные композиции или нестабильные эмульсии на их основе.

Синергетический эффект совместного действия диалкилдитиофосфата цинка и диизопропилксантата этилена на повышение смазочных свойств эмульсионных буровых растворов подтверждается данными табл. 1 и 2. Смазочные свойства эмульсионных буровых растворов (27-ной рабочей концентрации) оценивались по относительному изменению момента трения по сравнению с известным на машине СМЦ-2.

Как видно из приведенных в табл.1 данных, введение диизопропилксантата этилена в количестве 0,25 — 2% практически не улучшает смазочных свойств эмульсионного бурового раствора (см. образцы 2-6), также как и введение в концентрат диалкилдитиофосфата цинка (см. образцы 7 — 11). Значительный положительный эффект наблюдается только при совместном введении двух указанных присадок. Наилучшими смазочными свойствами обладает образец 13, уровень повышения смазочных свойств которого достигает 34,47. в результате проявления наиболее сильного синергетического эффекта от совместного действия двух присадок. Образец 13 содержит по 0,57 каждой присадки. При уменьшении количества присадок в концентрате значительного изменения смазочных свойств эмуль-1 сионного бурового раствора по сравне-, Маслянистая жидкость от

BHPIIIHHH ВИД

15 темно-коричневого до черного цвета

Специфический не .раздражающий

Запах

Вязкость кинематическая при

50 С, мм /с, не более

Кислотное число, мг КОН/г, не менее

Массовая доля воды, 7 в пределах

Стабильность при хранении

Стабильность при — 40 С

Эмульгируемость в воде жест— костью

1000 мг — экв/

/лСа

180

1-2

Стабильна

Стабильна

Стабильна в воде минера40 лизацией

500 мг-экв/л

Na

Стабильность

Стабильна эмульсии:

45 на воде жесткостью

1000 мг-экв/

/лСа

Стабильна на воде минералиэацией

500 мг-экв/л

Na

Склонность к пенообразованию, см, не более

Устойчивость пены, см, не более

Стабильна

60

20 нию с прототипом не наблюдается.

Увеличение содержания присадок свыше одного процента нецелесообразно, так как при этом свойства концентрата несколько ухудшаются, а стоимость возрастает.

Конкретные примеры составов со средними и граничными значениями ингредиентов приведены в табл. 2.

10 Физико-химические свойства образца 13 и 27 — ных рабочих эмульсий из него следующие:

1208062

5,5-9,0

Стабильна

Диизопропилксантат этилена

0,25 0,50 1,00 1,50 2,00

Диалкилдитиофосфат цинка

0,25 0,50

Относительное изменение момента трения 4М7** . +40 -147 -22 +1,4 +1,3 +1,0 -27 -10

Продолжение табл.1

Наименование добавленных присадок* и показателей качества образцов

15 16

10 1 1 12 13 14

Диизопропилксантат этилена

0 25 0 50 1 00 1 50 2 00

Диалкилдитиофосфат цинка

Относительное изменение момента трения М,X** -1,90 -1,9 +5,6 +1,3 +34,4 +20,0 +18,1 +18,1

*В связи с тем, что другие компоненты предлагаемого состава в пределах формулы изобретения не оказывают существенного .влияния на изменение смазочных свойств буровых растворов, то приведено лишь действие присадок на смазочные свойства композиций.

»* сли смазочные свойства образца хуже, чем прототипа, то И > М прототипа и ЬМ О, если смазочные свойства образца лучше, чем у прото типа, то М а М прототипа.и соответственно аИ О (М вЂ” момент тре. ов р. ния образца эмульсии на основе заявляемого концентрата. M — - прототипа - момент трения эмульсии на основе прототипа).

1 рН жидкости, приготовленной- на дистиллированной воде, в пределах

Корроэионная агрессивность эмульсионной жидкости,приготовленной на дистиллированной воде

Поскольку присадки не влияют на физико-химические свойства предлагаемого концентрата, то приведены свой— ства лишь оптимального варианта композиции °

Экономический эффект от создания и и использования концентрата в расче10 те на 1 т составляет 1655 руб.

Количество присадок, мас.7., в образцах

1,00 1,50 2,00 0,25 0,50 1,00 1,50 2,00

1208062

СосКомпонанты тав

20,0

18,0

30,0

30,0

+33,2

0,5

0,5

1,0

21,5

15,0

30,5

30,0

+25,6

0,75

0,75

1,5

Вода

23,0

15,0

30,0

30,0

+33,8

0 5

0 5

1,0

20,0

16,5

1 Минеральное масло

Смазочная добавка

Полиалкиленгликоли

Неионогенный эмульгатор

Диизопропилксантат этилена

Диалкилдитиофосфат цинка

Вода

2 Минеральное масло

Смазочная добавка

Полиалкиленгликоли

Неионогенный эмульгатор

Диизопропилксантат этилена

Диалкилдитиофосфат цинка

3 Минеральное масло

Смазочная добавка

Полиалкиленгликоли

Неионогенный эмульгатор

Диизопропилксантат этилена

Диалкилдитиофосфат цинка

Вода

4 Минеральное масло

Смазочная добавка одер>канне компоентов, мас.7. Таблиц а 2

Смазочные свойства концентратов (по относительному изменению момента трения образцов по сравнению с прототипом дМЖ) 10

1208062

1 2

+34,0

30,5

0 5

0,5

1,0

Вода

20,0

15,0

31,5

30,5

+19,5

1,0

1,0

1,0

20,0

15,0

33,0

+34,4

30,0

0,5

0,5

20,0

15,0

30,0

+20,0

31,5

1,0

1,0

f 5

20,0

15,0

30,0

Полиалкиленгликоли

Неионогенный эмульгатор

Диизопропилксантат этилена

Диалкилдитиофосфат цинка

5 Минеральное масло

Смазочная добавка

Полиалкиленгликоли

Неионогенный эмульгатор

Диизопропилксантат этилена

Диалкилдитиофосфат цинка

Вода

6 Минеральное масло

Смазочная добавка

Полиалкиленгликоли

Неионогенный эмульгатор

Диизопропилксантат этилена

Диалкилдитиофосфат цинка

Вода

7 Минеральное масло

Смазочная добавка

Полиалкиленгликоли

Неионогенный эмульгатор

Диизопропилксантат этилена

Диалкилдитиофосфат цинка

Вода

8 Минеральное масло

Смазочная добавка

Полиалкиленгликоли

Продолжение табл. 2

1208062

1 2

+34,2

33,0

0 5

0 5

21,0

30,0

30,0

+33 5

0,5

0 5

2,0

21,0

16,0

30,5

30 5 — 1,0

0,5

Вода

1,5

21,0

16,0

30,5

-2,2

30,5

0,5

Вода

1,5

21,0

16,0

30,5

Неионогенный эмульгатор

Диизопропилксантат этилена

Диалкилдитиофосфат цинка

Вода

9 Смазочная добавка

Минеральное масло

Полиалкиленгликоли

Неионогенный эмульгатор

Диизопропилксантат этилена

Диалкилдитиофосфат цинка

Вода

10 Минеральное масло

Смазочная добавка

Полиалкиленгликоли

Неионогенный эмульгатор

Диизопропилксантат этилена

Диалкилдитиофосфат цинка

11 Минеральное масло

Смазочная добавка

Полиалкиленгликоли

Неионогенный эмульгатор

Диизопропилксантат этилена

Диалкилдитиофосфат цинка

12 Минеральное масло

Смазочная добавка

Полиалкиленгликоли

1,0

16,0

Продолжение табл. 2

13

1208062

Продолжение табл.2

Неионогенный эмульгатор

Диизопропилксантат этилена

Диалкилдитиофосфат цинка

Вода

30,5

+4,0

2,0

Заказ 177/33 Тираж 644 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4

Составитель В.Борискина

Редактор Н.Киштулинец Техред З.Палий Корректор В.Синицкая