Масло для насосных агрегатов
Владельцы патента RU 2394877:
ОАО "Самаранефтегаз" (RU)
ОАО "Средневолжский научно-исследовательский институт по нефтепереработке" (RU)
Изобретение относится к составам нефтяных масел, применяемых для смазки подшипников скольжения нефтедобывающего оборудования, в частности насосных агрегатов, используемых для закачки воды и поддержания пластового давления при добыче нефти. Сущность: масло содержит в мас.%: 4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенол 0,7-0,9; кислый эфир алкенилянтарной кислоты 0,018-0,022; N-содержащий блоксополимер окисей этилена и пропилена 0,018-0,022; трибутилфосфат 0,5-1,5; полиметакрилат 0,6-1,0 и высокоочищенное нефтяное масло - остальное. Технический результат - повышение надежности и экономичности работы нефтедобывающего оборудования, увеличение ресурса работоспособности масла. 2 табл.
Изобретение относится к составам нефтяных масел, предназначенным для смазки подшипников скольжения нефтедобывающего оборудования, в частности насосных агрегатов, используемых для закачки воды и поддержания пластового давления при добыче нефти.
Основными требованиями к маслам подобного назначения являются снижение коэффициента трения и износа подшипников скольжения; хорошие антикоррозионные свойства; быстрое отделение от механических примесей и воды; стабильность свойств в процессе использования; применяемость при низких температурах окружающей среды без дополнительного нагрева.
Для подшипников жидкостного трения известно применение смазочного масла, содержащего 4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенол; N-содержащий блоксополимер окисей этилена и пропилена; полиметилсилоксановую жидкость; триарилфосфат; олеиновую кислоту; диалкилдитиофосфат цинка; сульфонат бария или кальция; полиметакрилат и нефтяное масло (Патент РФ 1419145, С10М 169/04, опубл. Бюл. №20, 30.10.94). Недостатком этого состава являются невысокие охлаждающие свойства для подшипников насосных агрегатов.
Наиболее близким к заявляемому составу является турбинное масло Тп-22С (Борейша Т.Ю. Решение проблем термоокислительной стабильности турбинного масла Тп-22С // Нефтепереработка и нефтехимия. №8, 2005, с. 27-29), содержащее, мас.%:
| 4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенол (Агидол 1) | 0,7-0,9 |
| кислый эфир алкенилянтарной кислоты (В 15/41) | 0,018-0,022 |
| N-содержащий блоксополимер окисей этилена | |
| и пропилена (Д-157) | 0,018-0,022 |
| и высокоочищенное нефтяное масло | остальное. |
Известное масло при использовании в насосных агрегатах характеризуется высокой скоростью отделения от воды, попадаемой в процессе эксплуатации насосов, обладает хорошими антикоррозионными свойствами, однако не обеспечивает требуемый уровень противоизносных и антифрикционных свойств. Кроме того, заправка этим маслом и применение его в зимнее время требует дополнительный нагрев. Основным недостатком этого масла является невысокий ресурс его службы в насосных агрегатах ввиду ухудшения его физико-химических и трибологических свойств в процессе эксплуатации.
Задачей изобретения является снижение коэффициента трения и повышение стабильности масла в процессе эксплуатации, что необходимо для повышения ресурса работы оборудования и срока службы применяемого масла. Указанная задача решается тем, что наряду с 4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенолом, кислым эфиром алкенилянтарной кислот, N-содержащим блоксополимером окисей этилена и пропилена масло содержит трибутилфосфат и полиметакрилат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| 4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенол | 0,7-0,9 |
| кислый эфир алкенилянтарной кислоты | 0,018-0,022 |
| N-содержащий блоксополимер окисей этилена и пропилена | 0,018-0,022 |
| трибутилфосфат | 0,5-1,5 |
| полиметакрилат | 0,6-1,0 |
| высокоочищенное нефтяное масло | до 100. |
Применение трибутилфосфата по ТУ 6-02-733-84 обусловлено необходимостью снижения противоизносных свойств масла. Полиметакрилат по ТУ 6-01-270-94 предназначен для улучшения низкотемпературных свойств масла.
Примеры составов масла согласно предлагаемому изобретению и их свойства в сравнении с прототипом представлены в таблице 1.
Предлагаемое масло благодаря оптимальному сочетанию трибутилфосфата и полиметакрилата (составы №2-4) превосходит прототип по антифрикционным свойствам: коэффициент трения (в начале и середине цикла испытаний) уменьшается в 1,5 раза. При этом совместное содержание в масле трибутилфосфата (0,5-1,5 мас.%) и полиметакрилата (0,6-1,0 мас.%), благодаря взаимному синергизму, обеспечивает значительное снижение коэффициента трения (см. составы №2-4 в табл.1) по сравнению с составами, где эти компоненты вводятся отдельно (см. составы №6, 7 в табл.1).
При содержании в масле трибутилфосфата и полиметакрилата меньше нижнего предела (состав №1) существенно ухудшаются антифрикционные свойства, а при содержании их выше верхнего предела (состав №5) - улучшение антифрикционных свойств не отмечается, при этом ухудшаются показатели деэмульгирующих и антикоррозионных свойств (см. табл.1).
Эффективность снижения коэффициента трения при совместном и оптимальном содержании в масле трибутилфосфата и полиметакрилата подтверждена результатами длительных эксплуатационных испытаний: по сравнению с прототипом, масло заявляемого состава обеспечивает меньший на 3-9°С нагрев подшипников насосных агрегатов (см. табл.2) при прочих равных температурных условиях окружающей среды. Износ подшипников отсутствует.
При эксплуатационных испытаниях масла заявляемого состава отмечается его высокая стабильность: изменения вязкости, индекса вязкости, кислотного числа и цвета существенно ниже по сравнению с прототипом (таблица 2). В масле заявляемого состава после 2000 часов эксплуатации в насосных агрегатах содержание механических примесей, воды и серы в 1,2-1,5 раза меньше по сравнению с прототипом. Что касается смазочной способности, то масло заявляемого состава обеспечивает низкие и стабильные во время эксплуатации значения коэффициента трения (0,545-0,542 ед.) и диаметра пятна износа (0,27-0,30 мм); тогда как для прототипа в течение того же периода эксплуатации отмечается существенное ухудшение соответствующих показателей: коэффициент трения повышается с 0,845 до 1,8 ед.; диаметр пятна износа увеличивается с 0,51 до 0,63 мм (см. табл.2).
Стабильность масла заявляемого состава в процессе эксплуатации обусловливается тем, что оптимальное содержание и сочетание в нем компонентов способствует замедлению процессов его старения, о чем свидетельствуют результаты ИК-спектральных исследований срабатываемости ингибиторов окисления, расход и механизм действия которых, как известно (Кулиев A.M. Химия и технология присадок к маслам и топливам. Л., Химия, 1985. - С.59-66), связан с подавлением окислительных процессов старения масла. Установлено, что после введения в состав масла-прототипа оптимального количества трибутилфосфата и полиметакрилата (состав №3) расход антиокислительной присадки (4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенол) в процессе эксплуатации масла в насосных агрегатах снижается на 22 мас.%, что свидетельствует об увеличении на 22% ресурса работоспособности масла заявляемого состава по сравнению с прототипом (см. табл.2).
Реализация изобретения позволит:
- сократить электроэнергетические затраты за счет снижения силовых и тепловых нагрузок на подшипники скольжения насосных агрегатов и отказа от нагрева масла в зимнее время;
- увеличить срок службы масла.
| Таблица 1 | ||||||||
| Примеры составов и их физико-химические и трибологические свойства | ||||||||
| Наименование | Примеры составов | Прототип | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
| Компонентные составы | ||||||||
| 4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенол, мас.% | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,8 |
| кислый эфир алкенилянтарной кислоты, мас.% | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,02 |
| Дипроксамин, мас.% | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,02 |
| Трибутилфосфат, мас.% | 0,3 | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 1,8 | - | 1,0 | - |
| Полиметакрилат, мас.% | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 1,0 | 1,3 | 1,8 | - | - |
| Нефтяное масло, мас.% | До 100 | До 100 | До 100 | До 100 | До 100 | До 100 | До 100 | До 100 |
| Физико-химические свойства | ||||||||
| Температура застывания по ГОСТ 20287, °С | Минус 25 | Минус 35 | Минус 40 | Минус 42 | Минус 42 | Минус 42 | Минус 20 | Минус 20 |
| Деэмульгирующие свойства по ASTM 1401 (время расслоения, мин) | 10 | 10 | 13 | 15 | 23 | 15 | 15 | 15 |
| Коррозионное воздействие на металлы (медь) | Отс. | Отс. | Отс. | Отс. | Следы | Отс. | Отс. | Отс. |
| Трибологические свойства на машине ЧМТ-1 по ГОСТ 9490 | ||||||||
| Противоизносные свойства (диаметр пятна износа стального шарика при 198 Н и 1 ч), мм | 0,35 | 0,29 | 0,27 | 0,27 | 0,30 | 0,50 | 0,30 | 0,51 |
| Коэффициент трения при 100 Н ГОСТ 9490, в начале | 0,091 | 0,079 | 0,063 | 0,071 | 0,087 | 0,091 | 0,081 | 0,1 |
| середине | 0,737 | 0,569 | 0,545 | 0,569 | 0,569 | 0,849 | 0,689 | 0,845 |
| конце цикла | 0,144 | 0,146 | 0,142 | 0,134 | 0,158 | 0,158 | 0,148 | 0,148 |
| Таблица 2 | ||||
| Результаты эксплуатационных испытаний | ||||
| Наименование показателей | Масло заявляемого состава | Прототип | ||
| Исходный образец | Образец после 2000 часов испытаний | Исходный образец | Образец после 2000 часов испытаний | |
| Средняя температура подшипников, °С | 35 | 39 | 38 | 48 |
| Вязкость кинематическая по ГОСТ 33, мм2/с | 31,81 | 32,21 | 31,81 | 32,24 |
| Индекс вязкости по ГОСТ 25371 | 100 | 100 | 100 | 98 |
| Кислотное число по ГОСТ 11362, мг КОН/г | 0,05 | 0,09 | 0,05 | 0,11 |
| Температура застывания по ГОСТ 20287, °С | Минус 40 | Минус 38 | Минус 20 | Минус 18 |
| Содержание механических примесей по ГОСТ 6370, мас.% | Отс. | 0,025 | Отс. | 0,032 |
| Содержание серы по ГОСТ 1437, мас.% | 0,25 | 0,30 | 0,25 | 0,48 |
| Плотность по ГОСТ 3900, кг/м3 | 871 | 871 | 870 | 872 |
| Содержание воды по ГОСТ 2470, мас.% | Отс. | 0,3 | Отс. | 0,45 |
| Цвет по ГОСТ 20284, ед. ЦНТ | 1,0 | 2,0 | 1,0 | 2,0 |
| Деэмульгирующие свойства по ASTM 1401 (время расслоения, мин) | 10 | 40 | 10 | 40 |
| Коррозионное воздействие на металлы (медь) | выдерживает | |||
| Коэффициент трения при 100 Н в середине цикла по ГОСТ 9490 | 0,545 | 0,542 | 0,845 | 1,8 |
| Диаметр пятна износа стального шарика по ГОСТ 9490 (при 198 Н и 1 ч), мм | 0,27 | 0,30 | 0,51 | 0,63 |
| Содержание агидола по методу ИКС СвНИИНП, мас.% | 0,46 | 0,44 | 0,46 | 0,36 |
Масло для насосных агрегатов, содержащее высокоочищенное нефтяное масло, 4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенол, кислый эфир алкенилянтарной кислоты, N-содержащий блок-сополимер окисей этилена и пропилена, отличающееся тем, что дополнительно содержит трибутилфосфат и полиметакрилат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| 4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенол | 0,7-0,9 |
| кислый эфир алкенилянтарной кислоты | 0,018-0,022 |
| N-содержащий блок-сополимер окисей этилена и пропилена | 0,018-0,022 |
| трибутилфосфат | 0,5-1,5 |
| полиметакрилат | 0,6-1,0 |
| нефтяное масло | до 100 |
