Смазочная добавка для буровых растворов на водной основе
Владельцы патента RU 2269562:
Институт органической химии Уфимского научного центра Российской академии наук (ИОХ УНЦ РАН) (RU)
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный нефтяной технический университет (ГОУ ВПО УГНТУ) (RU)
Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к смазочным добавкам для буровых растворов на водной основе. Техническим результатом является повышение стабилизирующих, смазочных и противоизносных свойств бурового раствора, а также предотвращение в нем пенообразования. Смазочная добавка для бурового раствора на водной основе содержит сырое талловое масло, полигликоли, флотореагент-оксаль и мелассу свекловичную при следующем соотношении компонентов, мас.%: сырое талловое масло 10-30, полигликоли 15-20, флотореагент-оксаль 40-50, меласса свекловичная 15-20. 2 табл.
Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к смазочным добавкам для буровых растворов на водной основе.
Известна смазочная добавка для бурового раствора на водной основе (Патент РФ №2142978), содержащая легкое таловое масло, а в качестве модифицирующей добавки - полигликоль при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| легкое талловое масло | 40-60 |
| полигликоль | 40-60 |
Достоинством известной смазочной добавки является простота получения, которое осуществляется простым смешением исходных компонентов. В то же время данной смазочной добавке присущи следующие недостатки:
1) низкие смазочные и противоизносные свойства бурового раствора, особенно при высоких удельных нагрузках;
2) высокая пенообразующая способность, обуславливающая необходимость обработки бурового раствора пеногасителями;
3) низкие стабилизирующие свойства, что проявляется в сохранении или повышении показателя фильтрации бурового раствора после обработки смазочной добавкой.
Наиболее близким к заявляемому изобретению техническим решением является смазочная добавка по патенту №2170243, имеющая наименование ДСБ-4ТМП, которая содержит соль моноэтаноламина и сырого таллового масла, оксаль или полигликоли, а также толуол при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| соль моноэтаноламина и сырого | |
| таллового масла | 10-12 |
| толуол | 5-20 |
| оксаль или полигликоли | остальное |
Добавку рекомендуется вводить в буровой раствор в количестве 0,5÷1,5% от объема обрабатываемого раствора.
Недостатками смазочной добавки ДСБ-4ТМП являются:
1) низкие смазочные и противоизносные свойства бурового раствора, особенно при высоких удельных нагрузках;
2) высокая пенообразующая способность, обуславливающая необходимость обработки бурового раствора пеногасителями;
3) низкие стабилизирующие свойства, что проявляется в сохранении или повышении показателя фильтрации бурового раствора после обработки смазочной добавкой;
Задачей предлагаемого изобретения является повышение стабилизирующих, смазочных и противоизносных бурового раствора, а также предотвращение в нем пенообразования.
Указанная задача решается тем, что смазочная добавка для бурового раствора на водной основе, содержащая сырое талловое масло, полигликоли, флотореагент-оксаль, согласно изобретению, дополнительно содержит мелассу свекловичную при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| сырое талловое масло | 10-30 |
| полигликоли | 15-20 |
| флотореагент-оксаль | 40-50 |
| меласса свекловичная | 15-20 |
Предлагаемую смазочную добавку готовят путем смешения перечисленных компонентов в указанных соотношениях при температуре 65÷95°С и последующего перемешивания в течении 2,5÷3 часов.
В составе предлагаемой смазочной добавки используются:
- сырое талловое масло (ТУ 2453-001-00279143-94);
- флотореагент-оксаль (ТУ 2452-029-05766801-94);
- полигликоли (ТУ 3830214-88);
- меласса свекловичная (ГОСТ 30561-98).
Предлагаемую смазочную добавку вводят в буровой раствор на водной основе в количестве 0,5÷2% от его объема.
Приготовление предлагаемой смазочной добавки поясняется нижеследующими примерами.
Пример 1. Смешали 24 г (30%) сырого таллового масла, 12 г (15%) полигликолей, 32 г (40%) флотореагента-оксаль, 12 г (15%) мелассы свекловичной и перемешивали полученную массу при температуре 65°С в течении 3 час. В результате получили 80 г светло-коричневой жидкости с плотностью 1,07 г/см3, температурой замерзания минус 38°С, температурой вспышки 102°С, пластической вязкостью 627 сПз. Отобрали 3 мл полученной жидкости и при помощи миксера на 500 об/мин смешали с 300 мл глинистого бурового раствора плотностью 1,12 г/см3 (на основе куганакского глинопорошка), обработанного 0,5% об. КМЦ-500 и 0,2% кальцинированной соды. Полученный таким образом буровой раствор исследовали на фильтрацию, пенообразование и триботехнические параметры. Результаты исследований технологических свойств бурового раствора обработанного предлагаемой смазочной добавкой представлены в табл.1.
Пример 2. Смешали 8 г. (10%) сырого таллового масла, 16 г. (20%) полигликолей, 40 г. (50%) флотореагента-оксаль, 16 г. (20%) мелассы свекловичной и перемешивали полученную массу при температуре 95°С в течении 2,5 час. В результате получили 80 г. светло-коричневой жидкости с плотностью 1,1 г/см3, температурой замерзания минус 30°С, температурой вспышки 107°С, пластической вязкостью 771 сПз. Затем, аналогично примеру 1, полученной жидкостью был обработан глинистый буровой раствор и изучены его технологические свойства, результаты чего представлены в табл.1.
Свойства проб смазочной добавки по представленным примерам сведены в табл.2.
| Таблица 1 Технологические свойства глинистого бурового раствора, обработанного 1% об. прототипа и предлагаемой смазочной добавки | ||||||
| Образец смазочной добавки | Технологические свойства бурового раствора после обработки смазочными добавками | |||||
| Плотность, г/см3 | Показатель фильтрации, см3/30 мин | Триботехнические свойства при удельной нагрузке, МПа | ||||
| Коэффициент трения | Скорость изнашивания, мг/мин | |||||
| 1 | 2 | 1 | 2 | |||
| прототип | 1,05 | 8 | 0,28 | 0,46 | 1,04 | 1,42 |
| пример 1 | 1,09 | 5 | 0,136 | 0,18 | 0,56 | 0,8 |
| пример 2 | 1,11 | 4,5 | 0,126 | 0,3 | 0,82 | 1 |
| Таблица 2 | |||||
| Образец смазочной добавки | Свойства пробы | ||||
| Внешний вид | Плотность, г/см3 | Температура замерзания, °С | Температура вспышки в открытом тигле, °С | Пластическая вязкость, сПз | |
| пример 1 | жидкость от светло-коричневого до коричневого цвета | 1,07 | -38 | 102 | 627 |
| пример 2 | 1,1 | -30 | 107 | 771 |
Показатель фильтрации определялся по стандарту АНИ с использованием прибора ВМ-6.
Плотность, температура застывания и температура вспышки определялись соответственно по ГОСТ-3900, ГОСТ 20287 (метод Б) и ГОСТ 4333.
Триботехнические параметры определялись на машине трения МТ-3 с использованием пары трения кольцо (Ст. 40 ХН) - стержень (Ст.45) при скорости скольжения 0,8 м/с.
Из приведенных примеров видно, что предлагаемая смазочная добавка позволяет существенно улучшить технологические свойства глинистого бурового раствора в сравнении с прототипом. Так из табл.1 видно, что коэффициент трения стали в среде бурового раствора, обработанного предлагаемой смазочной добавкой, снижается по сравнению с прототипом на 35...61%, а скорость изнашивания скорость изнашивания снижается соответственно на 21...46%. Кроме того, после обработки бурового раствора предлагаемой смазочной добавкой его показатель фильтрации уменьшается на 37...44%, а уменьшение плотности, вызванное пенообразованием, снижается с 6,3% (для прототипа) до 0,9%, т.е. почти в 7 раз.
Таким образом, предложенное изобретение может использоваться в бурении скважин для повышения качества буровых растворов на водной основе по показателям смазочной и стабилизирующей способности, а также для снижения пенообразования и износа бурового оборудования.
Смазочная добавка для бурового раствора на водной основе, содержащая сырое талловое масло, полигликоли, флотореагент-оксаль, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит мелассу свекловичную, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Сырое талловое масло | 10-30 |
| Полигликоли | 15-20 |
| Флотореагент-оксаль | 40-50 |
| Меласса свекловичная | 15-20 |
