Смазочная добавка для буровых растворов
Изобретение относится к бурению нефтяных, газовых и геологоразведочных скважин, а именно к смазочным добавкам - лубрикантам буровых растворов. Смазочная добавка содержит высшие жирные кислоты природных растительных масел, полиэтиленгликолевый эфир моноизононилфенола с 6-12 мономерными звеньями в радикале и дополнительно флотореагент-оксаль и композиционный силиконовый пеногаситель при следующем соотношении компонентов, мас.%: высшие жирные кислоты природных растительных масел 70-80, флотореагент-оксаль 10-15, полиэтиленгликолевый эфир моноизононилфенола с 6-12 мономерными звеньями в радикале 9-12, композиционный силиконовый пеногаситель 1-3. Технический результат - повышение смазочных свойств бурового раствора, предотвращение осложнений, связанных с его пенообразованием, улучшение технологических свойств обрабатываемого раствора за счет полного отсутствия пенообразования и получение низких значений межфазного натяжения фильтрата бурового раствора на границе с керосином. 2 табл.
Изобретение относится к бурению нефтяных, газовых и геологоразведочных скважин, а именно к смазочным добавкам - лубрикантам буровых растворов.
Известна смазочная композиция для обработки буровых растворов (RU 2106381, 1998), содержащая натуральную жиромассу, нейтрализующий агент и добавку, состоящую из следующих компонентов, мас.%:
| Натуральная жиромасса | 60-90 |
| Нейтрализующий агент | 2-5 |
| Сульфированный рыбий жир | 2-10 |
| Вода | Остальное |
Указанный состав малотоксичен, улучшает смазочные свойства бурового раствора. Однако буровой раствор, обработанный вышеуказанной композицией, имеет резкий неприятный запах и не исключает возможность пенообразования, кроме того, фильтрат бурового раствора имеет высокие значения межфазного натяжения на границе с керосином.
Известна смазочная добавка для буровых растворов (RU 2148608, 2000), содержащая жирные кислоты триглицеридов с числом углеродных атомов от 14 до 24, нейтрализующий агент, полиэтиленгликолевый эфир моноизононилфенола с 6-12 мономерными звеньями в радикале и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| Жирные кислоты триглицеридов с числом углеродных атомов от 14 до 24 | 50-80 |
| Нейтрализующий агент | 3-6 |
| Полиэтиленглюколевый эфир моноизононилфенола с 6-12 мономерными звеньями в радикале | 5-30 |
| Вода | Остальное |
Однако вышеуказанная смазочная добавка наряду с низкими показателями межфазного натяжения на границе фильтрат бурового раствора - керосин, устойчивостью к минерализации до насыщения имеет и ряд недостатков, таких как пенообразование, а также незначительное ухудшение значений коэффициента трения и липкости за счет значительного присутствия полиэтиленгликолей, не обладающих смазывающими свойствами и наличием технической воды.
Технической задачей заявляемого изобретения является улучшение смазочных свойств буровых растворов, таких как коэффициент трения на границе «металл - металл», полное отсутствие пенообразования буровых растворов, устойчивость к минерализации и одновременно достижение низких значений межфазного натяжения на границе фильтрат бурового раствора - керосин с целью сохранения первоначальных коллекторских свойств продуктивного пласта, экологическая безопасность.
Поставленная задача решается тем, что смазочная добавка для буровых растворов, содержащая высшие жирные кислоты и полиэтиленгликолевый эфир моноизононилфенола с 6-12 мономерными звеньями в радикале, содержит высшие жирные кислоты природных растительных масел и дополнительно содержит флотореагент-оксаль и композиционный силиконовый пеногаситель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Высшие жирные кислоты природных растительных масел | 70-80 |
| Флотореагент-оксаль | 10-15 |
| Полиэтиленгликолевый эфир моноизононилфенола | |
| с 6-12 мономерными звеньями в радикале | 9-12 |
| Композиционный силиконовый пеногаситель | 1-3 |
Флотореагент-оксаль с относительно высокой молекулярной массой является продуктом производства диметилдиоксана. В качестве компонента смазочной добавки использовались марки: Т-66, Т-92 по ТУ 2452-029-05766801-94. В качестве композиционного силиконового пеногасителя использовали пеногасители марок ДЭМ-ВС-97, ДЭМ-ВС-94 по ТУ 2484-012-22284995-99.
Высшие жирные кислоты природных растительных масел, по отдельности обладающие низкими значениями смазывающих свойств и не содержащие воду, хорошо совмещаются, и в совокупности с другими заявляемыми компонентами добавки обеспечивают синергетический эффект, проявляющийся в повышении смазочных свойств добавки по сравнению с известными высокоэффективными смазочными добавками ФК-2000 Плюс, Глитал и др. Взаимодействие высших жирных кислот природных растительных масел с флотореагент-оксалем обеспечивает добавке свойства стабилизирующего агента. Взаимодействие флотореагент-оксаля с полиэтиленгликолевым эфиром моноизононилфенола с 6-12 мономерными звеньями в радикале обеспечивает добавке устойчивость к минерализации и достижение низких значений межфазного натяжения на границе фильтрат бурового раствора - керосин. Полное отсутствие пенообразования в буровом растворе с заявляемой добавкой обеспечивается за счет эмульгирования взаимодействующих компонентов: продукта флотореагент-оксаль и композиционного силиконового пеногасителя.
Составы заявляемой смазочной добавки «ЛБР-08» (примеры 4-6) и известных (примеры 1-3) приведены в табл.1.
Заявляемую смазочную добавку «ЛБР-08» готовят следующим образом.
В реактор загружают расчетное количество высших жирных кислот природных растительных масел, включают прогрев реактора, например, до 88-92°C, затем в реактор добавляют расчетное количество продукта - флотореагент-оксаль и полиэтиленгликолевого эфира моноизононилфенола с 6-12 мономерными звеньями в радикале. Массу перемешивают в течение 1,5 часа. Вводят расчетное количество композиционного силиконового пеногасителя и перемешивают дополнительно в течение 1,0-1,5 часа. Готовый продукт перекачивают в металлическую емкость вместимостью до 60 м3 для охлаждения.
Пример 1
Готовили смазочную добавку описанным выше способом из 70 г (70 мас.%) высших жирных кислот природных растительных масел, 15 г (15 мас.%) флотореагент-оксаля Т-66, 12 г (12 мас.%) полиэтиленгликолевого эфира моноизононилфенола с 6-12 мономерными звеньями в радикале и 3 г (3 мас.%) комплексного силиконового пеногасителя «ДЭМ-ВС-97 (см. состав №4 в табл.1).
Пример 2
Готовили смазочную добавку описанным выше способом из 80 г (80 мас.%) высших жирных кислот природных растительных масел, 10 г (10 мас.%) флотореагент-оксаля Т-92, 9 г (9 мас.%) полиэтиленгликолевого эфира моноизононилфенола с 6-12 мономерными звеньями в радикале и 1 г (1 мас.%) комплексного силиконового пеногасителя «ДЭМ-ВС-94» (см. состав №6 в табл.1).
Для оценки эффективности заявляемой смазочной добавки в лабораторных условиях проведены предварительные исследования. Влияние соотношения всех исходных ингредиентов (композиции из табл.1) 0,5% водного раствора на технологические свойства растворов исследовано на стандартных приборах в соответствии с методикой контроля параметров буровых растворов РД 39-00147001-773-2004 (см. табл.2).
Смазочные свойства определяли по коэффициенту трения (Kтр) пары "металл-металл" по стандарту АНИ (Американского нефтяного института) на машине трения «Baroid Mud & Lubriciti Tester».
Поверхностное натяжение (мН/м) 0,5%-ного водного раствора смазочной добавки на границе с керосином определяли сталагмометрическим методом. Пенообразующая способность образцов смазочных добавок оценивалась на 3%-ных водных растворах, перемешиваемых в течение 5 мин миксером «Hamilton Beach» при 9500-11000 об/мин. Пенообразующая активность (П, см3) определялась как разность между объемами вспененного раствора после 5 мин отстаивания (Yp) и объемом исходного раствора (200 см3) по формуле: П=Yp-200 см3.
Сравнительные исследования образцов показали улучшение смазочных свойств продукта в сравнении с аналогами, полное отсутствие пенообразования и низкие значения поверхностного натяжения водного раствора смазочной добавки на границе с керосином. Заявляемая смазочная добавка «ЛБР - 08» совместима со всеми реагентами и буровыми растворами, в том числе безглинистыми, биополимерными и силиконовыми.
| Таблица 2 Результаты испытаний образцов смазочной добавки |
|||||
| №№ | Kтр | рH | По, см3 | 8, мН/м | Т°C |
| 1 | 0,06 | 9,6 | 40,0 | 27,2 | 24 |
| 2 | 0,06 | 10,2 | 60,0 | 31,8 | 24 |
| 3 | 0,08 | 10,6 | 40,0 | 9,7 | 24 |
| 4 | 0,05 | 8,2 | 0 | 8,6 | 24 |
| 5 | 0,05 | 8,4 | 0 | 8,9 | 24 |
| 6 | 0,04 | 8,7 | 0 | 9,3 | 24 |
Смазочная добавка для буровых растворов, содержащая высшие жирные кислоты и полиэтиленгликолевый эфир моноизононилфенола с 6-12 мономерными звеньями в радикале, отличающаяся тем, что содержит высшие жирные кислоты природных растительных масел и дополнительно содержит флотореагент-оксаль и композиционный силиконовый пеногаситель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| высшие жирные кислоты природных растительных масел | 70-80 |
| флотореагент-оксаль | 10-15 |
| полиэтиленгликолевый эфир моноизононилфенола с | |
| 6-12 мономерными звеньями в радикале | 9-12 |
| композиционный силиконовый пеногаситель | 1-3 |
