Способ получения смазочной добавки для буровых растворов

 

Изобретение относится к нефтедобывающей и горной промышленности и геологоразведке, а именно к использованию смазочных добавок в глинистых буровых растворах. Снижение энергозатрат при производстве смазочной добавки, улучшение условий труда при ее производстве при высоких эксплуатационных свойствах достигается за счет смешения смолы полиалкилбензолов (ПАБ) и бутилбензольной фракции (ББФ) в массовом соотношении от 2 - 9 к 1 с последующим добавлением к этой смеси таллового пека в количестве 1 мас.ч. к 3 - 10 мас.ч. смеси ПАБ и ББФ, причем перемешивание осуществляют до полной гомогенизации. 3 табл.

Изобретение относится к области бурения скважин с использованием буровых растворов и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности и геологоразведке.

Известно использование смазочной добавки, представляющей собой смесь таллового масла или кубовых остатков производства СКК и смолы полиалкилбензолов (ПАБ) или этилбензолстирольной смолы, или тяжелой пиролизной смолы, или нефтяного шлама в количестве от 3 до 9 мас.ч. к 1 мас.ч. таллового масла или кубового остатка производства СЖК (авт. свид. СССР N 1693018, кл. С 09 К 7/06, оп. 23.11.91, Б.И. N 43).

К недостаткам данной смазочной добавки относится ухудшение стабильности при хранении в условиях перепада температур. Кроме того, имеет место загущающее действие на буровой раствор и ухудшение подвижности при низких температурах.

Наиболее близкой к предлагаемой является смазочная добавка, представляющая собой смесь таллового пека и смолы полиалкилбензольной или этилбензолстирольной смолы, или тяжелой пиролизной смолы, или нефтяного шлама в количестве 1 мас.ч. таллового пека к 2-7 мас.ч. смолы полиалкилбензолов, или этилстирольной смолы, или тяжелой пиролизной смолы, или нефтяного шлама. Кроме того, смазочная добавка может дополнительно содержать уайт-спирит или изопропиловый спирт, или кубовые остатки производства бутиловых спиртов или скипидар в массовом соотношении к талловому пеку 0,1-1:1 (положительное решение от 22.10.91 по заявке N 4878317/03, приор. 29.10.93, кл. С 09 К 7/06).

К недостаткам данной смазочной добавки относятся относительно невысокая подвижность смазочной добавки в условиях низких температур (-30^оС), высокие энергозатраты в процессе приготовления смазочной добавки, наличие факторов, ухудшающих условия труда в процессе приготовления смазочной добавки. Такими факторами являются длительное время смешения компонентов (3-5) ч и периодическая забивка насосов неоднородными включениями в процессе приготовления и подачи готовой смазочной добавки, приводящая к периодическим разливам продукта и в силу этого ухудшающая условия труда обслуживающего персонала.

Цель изобретения снижение энергозатрат при производстве смазочной добавки и устранение факторов, ухудшающих условия труда в процессе приготовления данного продукта при сохранении высоких эксплуатационных свойств.

Цель достигается тем, что смазочная добавка для глинистых буровых растворов на основе таллового пека и смолы ПАВ содержит смолу полиалкилбензолов в виде предварительно приготовленной смеси ее с бутилбензольной фракцией в массовом соотношении 2-9: 1 в количестве 3-10 мас.ч. этой смеси к 1 мас.ч. таллового пека.

Бутилбензольная фракция представляет собой побочный продукт процесса производства фенолацетона на стадии алкилирования бензола.

Отличительным признаком изобретения является то, что смазочная добавка содержит смолу ПАВ в виде предварительно приготовленной ее смеси с бутилбензольной фракцией в массовом соотношении 2-9:1 в количестве 3-10 мас.ч. этой смеси к 1 мас.ч. таллового пека.

Предлагается определенное сочетание таллового пека с определенными высокомолекулярными алкилароматическими продуктами. Это сочетание и именно в определенных соотношениях ингредиентов и с определенной последовательностью приготовления смеси продуктов позволяет добиться нового качества смазочной добавки снижения энергозатрат при ее производстве и устранение факторов, ухудшающих условия труда в процессе приготовления смазочной добавки, при сохранении ее высоких эксплуатационных свойств.

При использовании данного состава смазочной добавки резко сокращается время принудительного перемешивания компонентов с 3-5 ч по прототипу до 1 ч. Кроме того, исключается забивка насосов неполностью гомогенизированными фрагментами таллового пека и, как следствие этого, неоднократные пуск и остановка насосов, являющиеся самыми энергоемкими процессами.

Таким образом, сокращение времени перемешивания компонентов и исключение неоднократных циклов пуск-остановка снижают энергозатраты в процессе приготовления смазочной добавки.

Кроме того, исключение забивки насосов и последующей их очистки, сопровождаемых разливами органических продуктов, значительно улучшает условия труда обслуживающего персонала.

Необходимо отметить также наличие дополнительного положительного эффекта увеличения подвижности смазочной добавки в условиях низких температур.

В качестве исходных компонентов используют побочные продукты нефте- и лесохимических производств; талловый пек ТУ 81-05-84-80; смола полиалкилбензольная (ПАВ) ТУ 38.10296-83; бутилбензольная фракция ТУ 38.10297-78.

Стабильность смазки оценивали по наличию или отсутствию осадка в стеклянной пробирке с навеской продукта.

Оценку смазочной способности проводили стандартным методом определения коэффициента трения на машине фирмы "Бароцд". Сущность методики заключается в определении коэффициента трения в среде бурового раствора со смазочной добавкой и бурового раствора без смазочной добавки, концентрация смазочной добавки 1 мас. Коэффициент трения относительный (К_отн) определяется как отношение К_{с доб}/К _{без доб}. Определение проводится в соответствии со стандартом АНИ ГР 13В.

Относительную условную вязкость оценивали по отношению условной вязкости бурового раствора с добавкой (при внесении 1 мас. смазочной добавки) и условной вязкости исходного бурового раствора. Условную вязкость измеряли стандартным методом.

УВ_отн УВ_{с добавкой}/УВ_{без добавки} Подвижность оценивали путем наличия или отсутствия смещения мениска жидкости при наклоне пробирки с продуктом под углом 45^о (если смещается подвижен).

Предлагаемую смазочную добавку получают смешением компонентов или путем перемешивания механическими мешалками, или путем циркуляции насосами. Откачка готового продукта и дозирование в цистерны осуществляется насосами. Предварительно смешивают смолу ПАВ и бутилбензольную фракцию при 50-70^оС, а затем в полученную смесь дозируют талловый пек, разогретый заранее до 50-70^оС. После окончания дозировки смесь интенсивно перемешивают в течение 1 ч. Данную смазочную добавку вносят в буровой раствор в количестве 0,5-3 мас. В табл. 1 приведены примеры предлагаемой смазочной добавки и ряд ее характеристик при различных соотношениях компонентов.

При увеличении соотношения смола ПАВ: бутилбензольная фракция больше 9 (пример 6) увеличивается время перемешивания при приготовлении добавки, а следовательно, энергозатраты, и имеет место забивка насосов, а следовательно, ухудшаются условия труда. При уменьшении этого соотношения ниже 2 (пример 7) ухудшается стабильность при хранении в условиях перепада температур.

При увеличении соотношения органический продукт талловый пек больше 10 (пример 4) ухудшается смазочная способность продукта, а при уменьшении этого соотношения ниже 3 (пример 5) происходит относительное увеличение условной вязкости бурового раствора при введении в него данной смазочной добавки, ухудшение стабильности при хранении, снижение подвижности, увеличение времени смешения.

В табл. 2 приведены сравнительные характеристики ряда свойств предлагаемого решения и прототипа. С этой целью была проведена оценка аналогичных свойств прототипа в одинаковых с предлагаемым решением условиях.

Данные табл. 2 показывают, что по сравнению с прототипом уменьшается время смешения компонентов и исключается остановка насосов вследствие их забивки, что снижает энергозатраты в процессе приготовления смазочной добавки, а также улучшаются условия труда вследствие ликвидации разлива продукта. Кроме того, обеспечивается подвижность смазочной добавки при более низкой температуре, что особенно важно в зимних условиях Сибири и Крайнего Севера.

Данные показатели достигаются при сохранении высоких эксплуатационных свойств большой смазочной способности, стабильности при хранении в условиях перепада температур и относительной условной вязкости бурового раствора.

Предложенная смазочная добавка не оказывает отрицательного воздействия на основные параметры бурового раствора: фильтрацию (Ф), статическое напряжение сдвига (СНС).

Данные приведены в табл.3.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СМАЗОЧНОЙ ДОБАВКИ ДЛЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ путем смешения смолы полиалкилбензолов и таллового пека, отличающийся тем, что предварительно смешивают смолу полиалкилбензолов с бутилбензольной фракцией в массовом соотношении 2 9 1 при 50 70^oС, а затем при перемешивании в полученную смесь дозируют талловый пек в соотношении 1 ч. пека к 3 10 ч. смеси при 50 70^oС, при этом перемешивание осуществляют до полной гомогенизации смазочной добавки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2