Порошковая добавка для уплотнительных смазок резьбовых соединений и уплотнительная смазка (варианты)

 

Использование: для резьбовых соединений обсадных, насосно-компрессорных, бурильных труб и оборудования, применяемого в нефтяных скважинах. Сущность: порошковая добавка содержит, маc. %: отход производства фторопласта с размером частиц 0,025-1,25 мм 0,05-50; отход производства полиэтилена или промежуточный продукт производства полиэтилена с размером частиц 0,025-1,25 мм - остальное. Смазка содержит 12-30 маc. % указанной добавки и остальное - масло отработанное, или высоковязкая нефть, или смазка УСсА. Вариантом является смазка, содержащая, маc. %: 1-15 указанной порошковой добавки, 0,1-10 масла отработанного и остальное - отход кабельного производства, представляющий собой шлам процесса волочения меди или алюминия. Смазки могут дополнительно содержать присадку АФК в количестве 1-2 маc. %. Технический результат - повышение герметичности резьбовых соединений, повышение срока службы в условиях высоких температур и перепадов давления для резьб различного диаметра. 4 с. и 3 з. п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к порошковым добавкам для уплотнительных смазок резьбовых соединений и к уплотнительным смазкам, в частности, для конических и цилиндрических резьбовых соединений обсадных, насосно-компрессорных, бурильных труб и оборудования, применяемого в нефтяных скважинах.

Известны порошковые добавки, представляющие собой порошки эластичных материалов - резиновую крошку, гумусовый каустобиолит, отходы при шлифовании кож (авт. св. СССР 1456455, МКИ С 10 М 167/00; 1576546, МКИ С 10 М 121/00; 1737005, МКИ С 10 М 163/00). Указанные порошковые добавки теряют свою прочность под воздействием рабочей среды (нефти, газа, минерализованной воды) и основы смазок - минеральных масел. Уплотнительные смазки, включающие указанные добавки, не стабильны во времени, не обеспечивают плотность резьбовых соединений труб при высоких давлениях и температурах и поэтому не нашли широкого применения.

Известна порошковая добавка к углеводородным маслам на основе полиизоолефинов, представляющая собой продукты термомеханической обработки полиэтиленов в среде воздуха при температуре ниже температуры плавления полиэтиленов (пат. РФ 2131453, МКИ С 10 М 157/02, 1999). Данная порошковая добавка не позволяет получить уплотнительные смазки с длительным сроком службы и высокой герметичностью.

Наиболее близкой по решаемой задаче и достигаемому результату к предполагаемому изобретению является уплотнительная смазка для резьбовых соединений, включающая порошковую добавку на основе порошков полиэтилена и фторопласта и масляную основу с загустителем и противозадирными добавками (пат. РФ 2125085, МКИ С 10 М 157/02, 1999). Однако уплотнительная смазка, содержащая указанную порошковую добавку, не обеспечивает высокую герметичность резьбовых соединений при температурах свыше 250^oС и имеет недостаточно высокий срок службы.

В основу настоящего изобретения положена задача создания порошковой добавки для уплотнительной смазки резьбовых соединений и уплотнительной смазки, обеспечивающих высокую герметичность резьбовых соединений, обладающих более длительным сроком службы и пригодных в условиях высоких температур и перепадов давлений для резьб оборудования с широким интервалом диаметров, а также для резьб с большим износом.

Поставленная задача решается тем, что порошковая добавка для уплотнительной смазки резьбовых соединений, включающая полиэтиленсодержащий и фторопластсодержащий компоненты, в качестве полиэтиленсодержащего компонента содержит отход производства полиэтилена или промежуточный продукт производства полиэтилена с размером частиц 0,025-1,25 мм, а в качестве фторопластсодержащего компонента - отход производства фторопласта с размером частиц 0,025-1,25 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%: Отход производства фторопласта с размером частиц 0,025-1,25 мм - 0,05-50 Отход производства полиэтилена или промежуточный продукт производства полиэтилена с размером частиц 0,025-1,25 мм - Остальное а также тем, что уплотнительная смазка, включающая порошковую добавку и масляный компонент, в качестве порошковой добавки содержит вышеуказанную порошковую добавку, а в качестве масляного компонента - отработанное масло или высоковязкую нефть при следующем соотношении компонентов, мас.%: Указанная выше порошковая добавка - 0,05-50 Масло отработанное или высоковязкая нефть - Остальное В преимущественном варианте уплотнительная смазка, содержащая вышеуказанную порошковую добавку и масло отработанное, дополнительно содержит отход кабельного производства - шлам, образуемый в процессе волочения меди или алюминия при следующем соотношении компонентов, в мас.%: Указанная выше порошковая добавка - 1-15 Масло отработанное - 0,1-10 Отход кабельного производства - Остальное
В варианте уплотнительная смазка, включающая вышеуказанную порошковую добавку, дополнительно содержит графитную смазку типа УСсА при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Указанная выше порошковая добавка - 12-30
Смазка УСсА - Остальное
В варианте уплотнительная смазка по п.2, или 4, или 6 дополнительно содержит присадку АФК-алкилфенолят кальция с примесью алкилфенола в количестве 1-2%.

Предлагаемая порошковая добавка улучшает герметичность резьбовых соединений и может быть использована для приготовления уплотнительных смазок различного состава механическим смешением исходных компонентов.

Для приготовления порошковой добавки используют
- порошок вторичного фторопласта, который представляет собой тонкодисперсный порошок от белого до серого цвета с размером частиц 0,025-1,25 мм, используемый по ТУ АУЩО.091.012-89;
- отход производства полиэтилена по ТУ 6-05-40-16-82 или промежуточный продукт производства полиэтилена по ТУ 6-11-00203335-94, который представляет собой белый порошок с размером частиц 0,025-1,25 мм.

Для приготовления уплотнительных смазок, содержащих указанную порошковую добавку, используют следующие компоненты.

Отработанное масло моторное по ГОСТ 21046-86, или нефть высоковязкая, или масло отработанное с противозадирными добавками и загустителями. В случае, когда отработанное масло не содержит указанных добавок и загустителей, последние могут быть добавлены.

В качестве противозадирных добавок традиционно используют, например, соединения углерода, кремния, порошка меди, в качестве загустителей - парафины, церезины или воск.

Отход кабельного производства - шлам, образуемый в процессе волочения меди или алюминия, имеет следующий состав, мас.%:
Медный шлам:
Порошок Сu - 39 - 45
Вода - 10-37
Маслообразные органические вещества - Остальное
Алюминиевый шлам:
Порошок А1 - 21
Вода - 11
Маслообразные органические вещества - Остальное
Смазка графитная УСсА по ГОСТ 3333-80 следующего состава, мас.%:
Кальциевое мыло, приготовленное на синтетических жирных кислотах (фракции С₂₀ и выше с добавлением фракции С₅-С₆), выделенных из продуктов окисления парафина и петролатума - 12±1
Графит марки ГС-4 по ГОСТ 8295-73 - 10±1
Масло цилиндровое 11 или масло Львовского НПЗ из анастасьевской нефти - Остальное
Присадка АФК (пластификатор АФК) по ГОСТ 12261-66 представляет собой алкилфенолят кальция с примесью алкилфенола, получаемый взаимодействием хлорированного парафина с фенолом и последующей нейтрализацией гидроокисью кальция.

Приводим примеры получения порошковой добавки и варианты уплотнительных смазок, полученных с использованием заявляемой порошковой добавки.

Пример 1 (предлагаемый).

К 0,05 г отхода производства фторопласта добавляют 99,95 г отхода производства полиэтилена. Смесь тщательно перемешивают.

Примеры 2-7 выполняют аналогично, изменяя качественное и количественное соотношение компонентов.

Полученная порошковая добавка представляет собой мелкозернистый порошок от белого до светло-серого цвета, имеет насыпную плотность 500-750 г/см³. Температура вспышки не менее 280^oС. Порошковая добавка не имеет запаха, не выделяет токсические вещества в окружающую среду, не требует особых мер предосторожности при работе. Состав порошковой добавки согласно примерам приведен в таблице 1.

Приводим примеры получения уплотнительных смазок с использованием порошковой добавки (таблица 2).

Пример 4.

К 12 г порошковой добавки (образец 3) добавляют 88 г отработанного масла и смесь тщательно перемешивают до однородного состояния.

Примеры 5 и 6 выполняют аналогично примеру 4, изменяя соотношение компонентов.

Пример 7.

К 1 г порошковой добавки по примеру 3 добавляют 0,1 г отработанного масла и 98,9 г отхода кабельного производства. Смесь тщательно перемешивают до однородного состояния.

Примеры 8 и 9 выполняют аналогично примеру 7, изменяя количественное соотношение компонентов.

Пример 10.

К 12 г порошковой добавки по примеру 6 добавляют 88 г смазки УСсА и смесь тщательно перемешивают до получения однородного продукта.

Примеры 11 и 12 выполняют аналогично примеру 10, изменяя количественное соотношение компонентов.

Пример 13.

К 20 г порошковой добавки по примеру 3 добавляют 79 г смазки УСсА и 1 г присадки АФК. Смесь тщательно перемешивают.

Примеры 14 - 15 выполняют аналогично примеру 13, изменяя качественное и количественное соотношение компонентов.

Пример 16 (прототип).

Состав полученных уплотнительных смазок приведен в таблице 2.

Полученная уплотнительная смазка представляет собой густое вещество черного цвета с кинематической вязкостью при 100^oС выше 40 м²/сек, температурой каплепадения не ниже 75^oС, величиной пенетрации 230-330.

Уплотнительную смазку испытывают в условиях широкого интервала температур (от -20 до 350^oС) и перепадах давления (от 10 до 35 МПа) на изношенном нефтепромысловом оборудовании.

1. Испытывают состав смазки по примерам из таблице 2 на 13 резьбовых соединениях труб: собирают трубу из 6 патрубков ⊘ 73 мм и все 13 резьбовых соединений смазывают уплотнительной смазкой.

Давление составляет 12 МПа. Температура 80-110^oС.

Герметичность резьбовых соединений сохраняется в течение 12-24 месяцев, что в 1,2-4 раза выше по сравнению с прототипом.

2. Состав уплотнительной смазки по примеру 9 испытывали в цехе по изготовлению термоизолированных труб при различных температурах (до 400^oС) и избыточных давлениях до 21 МПа при циклических изменениях в течение смены с выдержкой по 30 мин. Утечки через резьбовые соединения не наблюдалось. Разборка резьбовых соединений через 15 месяцев эксплуатации - без затруднений.

3. Кроме того, проводят испытания для изношенного оборудования и отбракованных муфт, для мелких резьб с диаметром >15 мм, в том числе для цилиндрических, метрических и конических резьб. При этом сохраняется высокая герметичность резьбовых соединений в течение длительного срока (от 6 до 18 месяцев).

Результаты испытаний предлагаемой смазки и прототипа приведены в таблице 2.

Варианты уплотнительных смазок, содержащие присадку АФК, обладают низкой температурой застывания, что позволяет использовать смазку в условиях низких температур.

Анализ данных таблицы 2 показывает, что предлагаемая порошковая добавка и уплотнительная смазка с ее использованием обеспечивают более высокий срок сохранения герметичности резьбовых соединений в условиях широкого интервала температур и перепадов давлений.

Уплотнительная смазка применима для мелких резьб, коррозионно устойчива, экологически безопасна. Кроме того, изобретение позволяет решить проблему утилизации отходов производств.

Формула изобретения

1. Порошковая добавка для уплотнительных смазок резьбовых соединений, включающая полиэтиленсодержащий компонент и фторопластсодержащий компонент, отличающаяся тем, что в качестве полиэтиленсодержащего компонента она содержит отход производства полиэтилена или промежуточный продукт производства полиэтилена с размером частиц 0,025-1,25 мм, а в качестве фторопластсодержащего компонента отход производства фторопласта с размером частиц 0,025-1,25 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Отход производства фторопласта с размером частиц 0,0251,25 мм 0,05 - 50

Отход производства полиэтилена или промежуточный продукт производства полиэтилена с размером частиц 0,025-1,25 мм Остальное

2. Уплотнительная смазка для резьбовых соединений, содержащая порошковую добавку и маслосодержащий компонент, отличающаяся тем, что в качестве порошковой добавки она содержит порошковую добавку по п.1, а в качестве маслосодержащего компонента она содержит масло отработанное или высоковязкую нефть при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Порошковая добавка по п.1 12 - 30

Масло отработанное или высоковязкая нефть Остальное

3. Смазка по п.2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит присадку марки АФК при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Порошковая добавка по п.1 12 - 30

Присадка АФК 1 - 2

Масло отработанное или высоковязкая нефть Остальное

4. Уплотнительная смазка для резьбовых соединений, содержащая порошковую добавку и масло отработанное, отличающаяся тем, что в качестве порошковой добавки она содержит порошковую добавку по п.1 и дополнительно - отход кабельного производства - шлам, образуемый в процессе волочения меди или алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Порошковая добавка по п.1 1 - 15

Масло отработанное 0,1 - 10

Отход кабельного производства Остальное

5. Смазка по п.4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит присадку марки АФК при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Порошковая добавка по п.1 1 - 15

Масло отработанное 0,1 - 10

Присадка АФК 1 - 2

Отход кабельного производства Остальное

6. Уплотнительная смазка для резьбовых соединений, содержащая порошковую добавку, отличающаяся тем, что в качестве порошковой добавки она содержит порошковую добавку по п.1 и дополнительно - графитную смазку УСсА при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Порошковая добавка по п.1 12 - 30

Смазка УСсА Остальное

7. Смазка по п.6, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит присадку марки АФК при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Порошковая добавка по п.1 12 - 30

Присадка АФК 1 - 2

Смазка УCсА Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3