Смазочная добавка к глинистым буровым растворам

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсимк

Социалистических

Республик р>973585

- yÙ 4т ""

Т» -:;s (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 090331 (21) 3232596/23-03 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритетt$)) М Кп 3

С 09 К 7/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (331УДК 622.243 .44.4 088.8) Опубликовано 151182. Бюллетень ¹ 42

Дата опубликования описания 151182

Т.А.Мотылева, A.A.Ñèäoðîâ,.Б.В»Евдокимов, hl.Ã МиллЪ1з-,-- -,. ,В.И.Белов, Ю.М.Постолов, В.A.Проскуряков, В...Потехин, Ю,B.Óëüÿíîâ;.Е.М.Сурженко, A.З.Приходько и П Н.Григорьев (72) Авторы изобретения

Г

Сибирский научно-исследовательский институт, нефтяной ,промышленности и Ленинградский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени технологический институт им.Ленсовета (71) Заявители (54) СМАЗОЧНАЯ ДОБАВКА К ГЛИНИСТЫМ БУРОВЫМ

РАСТВОРАМ

10-25

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно, к смазоЧным добавкам к буровым растворам.

Известно применение в качестве смазочных добавок к буровым растворам свободных жирных кислот растительных масел и синтетических жирных кислот различных фракций. Такие добавки обладают высокими антифрикцио н ными с вой ств амн (1 ).

Однако они требуют применения спе-. циальных эмульгаторов и нестабильны в присутствии хлоридов, нитратОв, склонны к образованию нерастворимых солей.

Известна также смазочная добавка к буровым растворам Я,состоящая из следующих компонентов, вес.%т

Гудрон соапстока

Чернохлопкового масла 10-15

Сульфатное мыло, образующееся при сульфатной варке древесины н щелочной среде 9-14

Вода до 100

Недостатком этой добавки является то, что при ее введении в буровой глинистый раствор возрастают его вязкость и статическое напряжение сдвига, а также липкость и толщина фильтрационных корок, формирующихся на стенках скважины.

5 Цель изобретения — повышение смазывающих свойств в смазочной добавке при одновременном снижении реологических и структурно-механических свойств бурового раствора.

l0 .

Поставленная цель достигается тем, что в качестве смазочных веществ сма1зочная добавка содержит продукт час1тичной нейтрализации жирных кислот, выделенных из соапстоков растительных масел или технического жира и олигоэтилгидридсилоксановую жидкость в виде эмульсии КЭ-37-18 при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Продукт частичной нейтрализации жирных кислот, выделенных из соапстоков растительных масел или технического жира

Олигоэтилгидридсилоксановая жидкость в виде эмульсии КЭ-37-18 10-25

Вода Остальное

Нейтрализация жирных кислот, выделенных из соапстоков растительных масел или технического жира прово973585

20-40

5-10

1,05

Ь5 дится из расчета 40-60% по числу омы.ления.

Олигоэтилгидридсилоксановая жидкость в виде эмульсии КЭ-37-18 выпускается по Ту 6-02-889-78.

Омыление гидронов позволяет полу- 5 чить стабильную суспензию уже при нейтрализации всех свободных жирных кислот, входящих в состав соапстоков.

Эмульгированные полученными мылами нейтральный жир и продукты поли- !О меризации играют роль дополнительной смазки. При указанной глубине нейтрализации связываются в мыла все свободные жирные кислоты, содержащиеся в составе соапстоков, что уменьшает возможность взаимодействия жидкости с солевыми компонентами бурового раствора. В то же время наличие полимеризации и нейтрального жира позволяет сохранить гидрофобность раствора.

Продукт частичной нейтрализации жирных кислот соапстоков имеет следующие показатели состава и качества:

Содержание общего жи25 ра,% 30-70

Содержание нейтрального жира,%

Содержание свободных жирных кислот,% Отсутствуют 30

Содержание продуктов полимеризации и конденсации,%

Содержание солей жирных кислот,% 10-30 35

Содержание воды,% 20-60

Удельный вес, г/см 3

Титр жирных кислот, С 25-40 40

Действие продукта нейтрализации жирных кислот соапстоков во многом определяется совместимостью с другими компоненТами смазочной добавки.

Основные физико механические ха 4 рактеристики эмульсии КЭ-27-18:

Плотность, г/см 1,0 рН 5,5-7,0

Условная вязкость,с 35-50

Температура затвердевания/ОС -5 50

Содержание кремния, вес.% 16,5-19,5

Содержание активного водорода, вес.% 0,5-0,8

Эмульсия КЭ-37-18 хорошо совмещается с продуктом частичной нейтрализации жирных кислот соапстоков с образованием устойчивой эмульсии.

Введение олигозтилгидридсилоксановой Ь0 жидкости способствует уменьшению толцины и снижению адгезионных свойств фильтрационной корки и улучшению реологических параметров бурового раствора.

Предлагаемая смазочная добавка пожаробезопасна, так как содержит свыше 50% воды, и сохраняет физикохимические свойства в течение длительного времени.

Основные физико-химические характеристики 1%-ного раствора смазочной добавки:

Плотность, г/см 1,0

Условная вязкость, с 15 рН 7,0

Смазочная добавка готовится следующим способом.

В воду добавляют продукт частичной нейтрализации жирных кислот соапстоков, перемешивают на мешалке типа ЛМ в течение 10 мин до получения одйородной эмульсии и вводят эмульсию

КЭ-37-18.

Преимущество предлагаемой смазочной добавки по сравнению с известной и нефтью подтверждается лабораторными испытаниями. Для оценки эффективности смазочных добавок и влияния их на свойства буровых растворов, их вводят в 10%-ные глинистые суспенэии, приготовленные из махарадзенского бентонита. Вязкость раствора определяют на приборе СПВ-5, статическое напряжение сдвига — на приборе CHC-2, водоотдачу — на приборе

ВМ-6. Адгезионные свойства фильтра" ционных корок, полученных на приборе dN-6, оценивают по липкости с помощью прибора Ыуховицкого.

Результаты лабораторных испытаний приведены в табл.1.

Пример 1. Испытывали следующие композиции смазочных добавок, вес.%!

Продукт частичной нейтрализации жирных кислот соапстоков 10

Олигоэтилгидридсилоксановая жидкость 10 йода 80

Введение данного состава в глинистый раствор снижает адгеэионные свойства Фильтрационных корок в

3 раза по сравнению с известным и в 3,5 раза по сравнению с нефтью.

Условная вязкость и статическое напряжение сдвига имеют минимальное значение. Толщина фильтрационной корки снижается в 2 раза табл.1).

Пример2.

Продукт частичной нейтрализации жирных кислот соапстоков 20

Олигоэтилгидридсилоксановая жидкость 20

Вода 60

Приведенная композиция обеспечивает минимальное значение адгезионных свойств фильтрационных корок (0© 50), в то время как для известной .композиции адгезия фильтрационных

973585

Параметры бурового раствора

Смазочная добавка

Концентрация в глинистом растворе вес.Ъ

Водоотдача см l

1800с

Толщина фильтра— ц,ионной корки г1ипкость фильтрационной корки,>, Статическое напряжение сдвига МГ/см

Вязкость

Плотность

r/cM услов60 с 600 с ная, с

1,04 48 15,5 124,9 212,3 2,5

0,99 72 14,5 232 394,2 3,0

3 52

4 17

Известная 1, 0

10,0

Нефть

Предлагаемая добавка:

1"09

0 50

0 50

1,5

54,3

1,06 21 15,5 28,1

1,06 23 15,0 32,4

1,06 26 15,0 39,5

1,0

1,0.

62,7

1,0

1,0

68,1

1,0 корок соответственно равна 3 52

4417

Пример,3.

Продукт частичной нейтрализации жирных кислот соапстоков 25 5

Олигоэтилгидридсилоксановая жидкость 25

Вода 50

Увеличение концентрации компонен-. тов выше укаэанного состава не при- 10 водит к дальнейшему снижению адгезии фильтрационных корок, в то время как, реологические.параметры бурового раствора (условная вязкость и статическое напряжение сдвига) возрастают 5 примерно на 12-154. В связи с этим .увеличение концентрации компонентов смазочной добавки выше приведенных нецелесообразно.

Сравнительные данные свойств буро- 20 вого раствора, обработанного смазоч) ными добавками приведЕны в табл. 1..

Как следует из приведенных в табл.1 данных, предлагаемая смазочная добавка по сравнению с известной и нефтью обеспечивает более низкие адгеэи25 онные свойства фильтрационных корок.

Глинистые растворы, обработанные предлагаемой смазочной добавкой, имеют оптимальные реологические параметры, что позволяет увеличить скорость проходки. Применение смазочной добавки позволяет сократить число аварий, связанных с прихватом бурильного инструмента, благодаря снижению адгезионных свойств и толщины фильтрационных глинистых корок.

Предлагаемая смазочная добавка рекомендуется для пресных глинистых растворов, в которых в качестве пониэителей водоотдачи и стабилизаторов применяются карбоксиметилцеллюлоэа (КМЦ) или конденсированная сульфитспиртовая барда (КССБ).

Технологические параметры опробованных в лаборатории составов буровых растворов приведены в табл.2.

Из табл.2 видно, что предлагаемая смазочная добавка хорошо совмещается с водными глинистыми растворами, обработанными КМЦ или КССБ, и позволяет получать буровые растворы с хорошими технологическими параметрами.

Экономический эффект от применения предлагаемой добавки составляет более

500 р. на одну скважину.

Таблица 1

973585

Таблнilà2

Параметры

СНС

Статическое напряжение сдвига, Па

К

Толщина фильтрационной корки, мм

Н

Липкость фильтрационной корки, градус

В

Водаотдача смз/

1800 с

Плот- Т ность Условг/см ная вязкость, с

60 с 600 с

Исходный: из махардзенского бентонита

4 52

2,0

4,2

2,8

22 17,0

1,06

Исходный:

+0,1% КМЦ-600

+1,0% смазочного состава

0 50

0,5

3,1

5,6

23 10 5

1,06

Исходный:

+О, 2Ъ КМЦ-600

+1,0% смазочного масла

0 50

8,0

0,5

6,3

3,2

1,06 24

Исходный: .ИО,ЗЪ КМЦ-600

+0,1% смазочного состава

0 50

0,5

6,8

4,1

6,5

1,06 25

Исходный:

+0,5Ъ КССБ-4

+1,0Ъ смазочного состава оо 50

0,5

5,4

2,9

9,0 l, 06 21

Исходный:

+1,0Ъ КССБ-4

+1,0Ъ смазочного состава

0 50

0,5

4,5

3,0

7,5

1,06 23 о

i1 р и м е ч а н и е:

КМЦ-600 вводите;я в виде 5%-ного водного раствора, КССБ-4 вводится в виде 10%-ного водного раствора, Концентрации KNU, †6 и КССБ-4 указаны в перерасчете на сухое, вещество

ВНИИПИ . Заказ 8613/28 Тираж 661 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 формула изобретения мазочная добавка к глинистым буро. вым растворам, содержащая воду и смазочные вещества, о т л и ч а ю ц а я с я тем, что,с целью повышения 5О ее смазывающих свойств при одновременном снижении реологических и струк турно-механических свойств бурового ,раствора,в качестве смазочных веществ она содержит продукт частичной нейтрализации жирных кислот, выделенных из соапстоков растительных масел или технического жира, и олигоэтилгидридсилоксановую жидкость в виде эмульсии .КЭ-37-18 при следующем соотношении 4© компонентов, вес.Ъ:

Продукт частичной нейтрализации жирных кислот, выделенных из соапстоков растительных масел или технического жира 10-25

Олигоэтилгидридсилоксановая жидкость в виде эмульсии КЭ-37-18 10-25

3ода Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Яров A,Н. и др. Смазочные добавки к буровым растворам. М., ВНИИОЭНГ, 1975, с.15-19.

2. Авторское свидетельство СССР

9 715616, кл. С 10 М 1/06, 1976 (прототип),