Смазочный реагент к буровым растворам

 

Изобретение относится к смазочным реагентам для буровых растворов. Смазочный реагент к буровым растворам на основе отрабатоанного подсолнечного масла с модифицирующими добавками, отличающийся тем, что он в качестве модифицирующих добавок содержит отработанную смазочно-охлаждающую жидкость и легкое талловое масло при следующем соотношении компонентов, мас.%: отработанное подсолнечное масло ОПМ 45 - 60; легкое талловое масло ЛТМ 10 - 20; отработанная смазочно-охлаждающая жидкость СОЖ 20 - 45. 3 табл.

Изобретение относится к смазочным реагентам для буровых растворов, улучшающим их смазочные и противоизносные свойства.

Широкое применение для этих целей нашла смазочная добавка СМАД-1, представляющая собой смесь окисленного с дизельным топливом в соотношении от 1:1 до 1: 3 [1] Ее недостатками являются низкие противоизносные свойства, пожароопасность, экологическая опасность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является смазочный реагент для буровых растворов на основе отработанного подсолнечного масла РАМБС [2] При неплохих смазочных свойствах этот реагент обладает недостаточно хорошими противоизносными свойствами в интервале нагрузок 4-12 МПа, в то же время хорошо уменьшает износ в области более высоких нагрузок.

Возникает задача по созданию смазочного реагента, эффективно снижающего износ стальных материалов как в области низких, так и в области высоких нагрузок.

Поставленная задача может быть решена разработкой смазочного реагента к буровым растворам на основе отработанного подсолнечного масла ОПМ с модифицирующими добавками. В качестве модифицирующих добавок он содержит отработанную смазочно-охлаждающую жидкость и легкое талловое масло при следующем соотношении компонентов, мас.

Отработанное подсолнечное масло ОПМ 45-60 Легкое талловое масло ЛТМ 10-20 Отработанная смазочно-охлаждающая жидкость СОЖ 20-45 Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав смазочного реагента содержит новые компоненты: легкое талловое масло и отработанную смазочно-охлаждающую жидкость. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Масло талловое легкое выпускается рядом ЦБК, как полуотход производства по ТУ-13-0281078-100-90.

Отработанная СОЖ представляет собой водный раствор смазочного компонента, используемый при металлообработке. В заявляемом составе использована СОЖ Челябинского машиностроительного завода плотностью 1,08 г/см³ с пластической вязкостью 3,25 МПа·с, поверхностное натяжение водных растворов СОЖ представлено в табл. 1.

Отработанное подсолнечное масло (ОПМ), входящее в состав смазочного реагента в качестве активного компонента, представляет собой подсолнечное масло, использованное в кулинарии для жарки пищевых продуктов, в частности рыбы, и является отходом пищевой промышленности. Подсолнечное масло считается отработанным, если оно применялось в течение 4 ч при 70^oC. Оно представляет собой жидкость желтого или коричневого цвета с плотностью 0,915-0,925 кг/м³, условной вязкостью при 20^oC 30-45с и pH 6.

В заявляемом составе происходит взаимодействие компонентов между собой, о чем свидетельствует появление новых свойств (табл. 1), отличающихся от свойств чистых компонентов. Заявляемое соотношение компонентов позволяет синергетически влиять на противоизносные характеристики бурового раствора с данной смазочной добавкой. Это позволяет говорить об изобретательском уровне смазочного реагента. Эффект взаимодействия компонентов смазочного реагента между собой можно пронаблюдать визуально при испытаниях на машине трения. Изнашиваемый элемент покрывается толстой хемосорбционной пленкой.

Для экспериментальной проверки заявляемого смазочного реагента приготовлены 5 составов, свойства которых описаны в табл. 1. Соединение компонентов осуществляется при перемешивании на магнитной мешалке при температуре 15-30^oC в течение 20-30 мин. Составы 1-3 соответствуют заявляемым пределам компонентов, а 4-5 выходят за эти пределы.

В табл. 1 также приводятся основные свойства использованного для приготовления смазочного реагента образца ОПМ, СОЖ, ЛТМ, а также свойства образца РАМБС, представленного разработчиком для сравнительных исследований.

В табл. 2 отражены основные технологические свойства буровых растворов, представляющих суспензию плотностью 1030 кг/м³ из бетонного порошка с выходом 14 м³/т и содержащую заявляемый смазочный реагент, а также смазочный реагент РАМБС.

Основные технологические свойства буровых растворов измерены на стандартных приборах. Коэффициент трения глинистой корки измерен на приборе ФСК-2 (Уфимский нефтяной институт). Противоизносные свойства глинистой суспензии с заявляемым составом смазочного реагента и прототипа оценены на машине трения МТ-2 (Уфимский нефтяной институт), результаты представлены в табл. 3.

Как видно из табл. 2, составы смазочных реагентов 1-3, отвечающие заявляемым соотношениям компонентов, наиболее эффективно снижают коэффициент трения глинистой корки, не ухудшая других параметров. Эти же составы обеспечивают наибольшее снижение износа в области нагрузок 4-18 МПа (табл. 3) в сравнении с прототипом. Чистые компоненты ОПМ, ЛТМ, СОЖ при равной добавке в буровой раствор также в меньшей степени снижают износ, чем заявляемый состав в оптимальном соотношении (табл. 3, поз. 8, 9, 10).

Улучшенные смазочные и противоизносные свойства заявляемого смазочного реагента связаны со строением слоев, образуемых им на поверхности трения. Непосредственно в металле возникает слой мыла (за счет жирных кислот легкого таллового масла), затем слой эфирокислот (за счет продуктов окисления отработанного подсолнечного масла) и, наконец, структурированный слой добавки, диффузно переходящий в свободный объем (СОЖ). По мере увеличения контактных нагрузок происходит последовательное разрушение каждого из этих слоев. Прочность этого слоя усиливается также взаимодействием между функциональными группами отдельных молекул.

Формула изобретения

Смазочный реагент к буровым растворам на основе отработанного подсолнечного масла с модифицирующими добавками, отличающийся тем, что он в качестве модифицирующих добавок содержит отработанную смазочно-охлаждающую жидкость и легкое талловое масло при следующем соотношении компонентов, мас.

Отработанное подсолнечное масло ОПМ 45 60 Легкое талловое масло ЛТМ 10 20 Отработанная смазочно-охлаждающая жидкость СОЖ 20 45ы

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3