Смазка для герметизации резьбовых соединений обсадных труб

 

Сущность изобретения: смазка содержит: полиакриламид или карбоксиметилцеллюлозу 20 - 30% , гипс или цементный порошок 10 - 20% и мыльную пластичную смазку остальное. 2 табл.

Изобретение относится к эксплуатационным смазкам, а именно к смазкам для герметизации резьбовых соединений обсадных труб.

Известен герметик для уплотнения резьбовых соединений труб, состоящий из эпоксидной смолы и смеси органических и неорганических наполнителей.

Известна также смазка для герметизации резьбовых соединений, содержащая алюминиевую пудру, жидкое стекло и графитовый порошок. Эта смазка щеткой наносится на резьбовую часть поверхности и сушится в естественных условиях 16-24 ч.

Наиболее близким к изобретению по сущности и достигаемому результату является смазка для герметизации резьбовых соединений обсадных труб, состоящая из мыльной пластичной смазки и наполнителя из полиакриламида или карбоксиметилцеллюлозы.

Недостатком известного состава для герметизации резьбовых соединений обсадных труб является низкая скорость герметизации резьбовых соединений, в результате чего продавочная жидкость (вода или глинистый раствор) попадает в цементный раствор в затрубном пространстве скважины, при этом качество крепления скважины ухудшается.

Цель изобретения - повышение скорости герметизации резьбовых соединений обсадных труб. Для достижения указанной цели используют мыльную пластичную смазку с наполнителями из полимерного вещества и минеральной добавки. В качестве мыльной пластичной смазки используют солидол жировой (ГОСТ 1033-79) или графитную смазку (ГОСТ 3333-80) и т. п. В качестве полимерного вещества используется полиакриламид или карбоксиметилцеллюлоза, а в качестве минеральной добавки - гипс или цементный порошок, при следующем соотношении компонентов, мас. % : Полиакриламид или карбок- симетилцеллюлоза 20-30 Гипс или цементный порошок 10-20 Мыльная пластичная смазка 60-70 Полиакриламид (ПАА) представляет собой продукт полимеризации акриламида. Гранулированный ПАА представляет собой частицы неоднородной крупности диаметром 3-7 мм от беловато-зеленого до слабо-коричневого цвета с мол. массой (3-5). 10⁶ с содержанием основного вещества не менее 43% , получают известковым или аммиачным способами по ТУ6-16-15-7-78.

Структурная формула ПАА: Предел термостойкости ПАА равен +180^оС. Плотность ПАА находится в пределах 1,08-1,12 г/см³.

Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ, серогель) представляет собой натриевую соль целлюлозогликолиевой кислоты, получаемую при взаимодействии щелочной целлюлозы с монохлорацетатом или монохлоруксусной кислотой, хорошо растворима в воде.

Общая структурная формула КМЦ: Предел термостойкости КМЦ равен +160^оС.

КМЦ - мелкозернистое, порошкообразное или волокнистое вещество белого или кремового цвета плотностью 1,59-1,70 г/см³, имеющее влажность не более 10-15% . КМЦ-500 (600) выпускается по ОСТу 6-05-386-80.

В качестве тампонажного цемента может быть использован портландцемент облегченный, выпускаемый по ТУ 21-20-36-78 или по ТУ 39-01-08-469-79, или портландцемент тампонажный для "холодных" или "горячих" скважин, выпускаемый по ГОСТу 1581-85.

Принцип действия предложенной смазки для герметизации резьбовых соединений заключается в следующем. В случае перетока продавочной жидкости (воды или глинистого раствора) по резьбовой части обсадной колонны в процессе цементирования скважины, вода продавочной жидкости входит в контакт с наполнителем смазки, в результате чего полимер и тампонажный цементный порошок, входящие в состав смазки гелеобразуются и гомогенизируются между собой, за счет чего увеличиваются в объеме, резко повышают вязкость смеси и закупоривают (герметизируют) зазор в резьбовой части соединения обсадных труб. Вместо ПАА можно использовать КМЦ или его аналог - серогель. Вместо гипса может быть использован тампонажный цемент.

Предлагаемая смазка готовится следующим образом.

Вначале в емкость объемом 30-50 дм³ набирается мыльная пластичная смазка, например, смазка графитная или солидол жировой в качестве базовой основы в объеме 2/3 взятой емкости, затем постепенно в течение 15-20 мин засыпается вручную гранулированный полиакриламид или КМЦ (серогель) в количестве 20-30 мас. % от базовой основы. Насыпная плотность ПАА и КМЦ составляет 1,08-1,12 г/см³. Одновременно с вводом ПАА или КМЦ производится перемешивание смазки, после чего вводится гипс или тампонажный цемент (кроме шлакопеcчаной цементной смеси - ШПЦС) в расчетном количестве - 10-20 мас. % . Насыпная плотность (масса) тампонажного цемента составляет 3,15 г/см^3. При вводе гипса или тампонажного цемента в течение 15-20 мин производится перемешивание до получения однородной смеси. Допускается предварительное перемешивании ПАА или КМЦ с гипсом или тампонажным цементом с последующим их вводом в базовую основу, при этом время перемешивания сокращается в 1,5-2 раза. Плотность смазки графитной принимается равной 0,95 г/см³, а плотность солидола жирового - 0,9 г/см³.

Пример приготовления. Для приготовления смазки из смеси смазки графитной (УСсА) с 20 мас. % ПАА и 10 мас. % тампонажного портландцемента (ПЦГ) на 10 кг графитной смазки отвесили 2 кг ПАА и 1 кг ПЦГ. Смешали гранулированный ПАА с ПЦГ в течение 1 мин и ввели в графитную смазку в течение 15 мин при непрерывном перемешивании, после чего смазка готова к применению в качестве герметизации резьбового соединения.

Аналогично готовятся смазки на базовой основе из солидола жирового (ГОСТ-1033-79) с добавлением ПАА или КМЦ, гипса или тампонажного цемента.

Согласно ГОСТу 3333-80, гарантийный срок хранения смазки графитной составляет 5 лет, тем не менее при отсутствии герметичных условий хранения предложенный состав смазки необходимо готовить непосредственно на буровой перед спуском обсадной колонны. Готовить смазку необходимо небольшими порциями - 10-30 кг, для облегчения и качественного перемешивания составляющих компонентов.

Недопустимо применение предлагаемой смазки с целью герметизации разьбовых соединений бурильных труб, так как при свинчивании, из-за выделения тепла от трения, полимерное вещество оплавливается, что затрудняет последующий отворот этих труб. Смазка наносится щеткой на резьбовую часть муфт перед непосредственным свинчиванием обсадных труб. Предлагаемая и известная смазки опробованы для герметизации резьбовых соединений обсадных труб размеров 146 мм группы прочности Д.

Оценку качества смазок производят по герметичности, т. е. определяют путем гидроиспытаний на давление, и по скорости создания герметичности определяют путем замера времени от начала создания до прекращения пропусков жидкости по резьбовой части трубы.

Результаты гидроиспытаний приведены в табл. 1 и 2.

Как видно из табл. 1 и 2, все опробованные смазки с содержанием гранулированного ПАА или КМЦ (серогель) в пределах 20-30% с добавкой гипса или тампонажного цементного порошка в пределах 10-20% обеспечивают 100% -ную герметичность резьбовых соединений обсадных труб. Так как наворот обсадных труб между собой являются одноразовой операцией, то необходимости в сравнении противозадирных и антифрикционных свойств предлагаемой и известной смазок нет.

Сравнение, приведенное в табл. 1 и 2, свидетельствует о лучших герметизирующих свойствах и скорости герметизации (в пределах 3 мин) предложенной смазки.

Экономический эффект достигается от предупреждения повторных изоляционных работ в случае негерметичности резьбовых соединений обсадных колонн и составляет порядка 1 тыс. руб. на одну скважину глубиной 1400 м. (56) Авторское свидетельство СССР N 530052, кл. С 09 К 3/10, 1976.

Авторское свидетельство СССР N 1413123, кл. С 10 М 169/04, 1988.

Авторское свидетельство СССР N 1772143, кл. С 10 М 169/04, 1990.

Формула изобретения

СМАЗКА ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ОБСАДНЫХ ТРУБ, содержащая мыльную пластичную смазку и полиакриламид или карбоксиметилцеллюлозу, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости герметизации резьбовых соединений, смазка дополнительно содержит гипс или цементный порошок при следующем соотношении компонентов, мас. % : Полиакриламид или карбоксиметилцеллюлоза 20 - 30 Гипс или цементный порошок 10 - 20 Мыльная пластичная смазка 60 - 70

РИСУНКИ

Рисунок 1