КОНЦЕНТРАТ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ ДЛЯ РЕЗАНИЯ И БУРЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД "БРИН" И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 1998 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к области химии, а именно к смесям (концентратам), используемым при бурении скважин различного назначения, резания горных пород, и способам получения указанных композиций.

Известны композиции веществ, обеспечивающие эффективный теплосъем и смазку при резании и бурении горных пород и состоящие, как правило, из масла, смазочной добавки, различных функциональных добавок и ПАВ, причем патентуются как отдельные компоненты концентрата, так и композиции в целом.

В частности, в практике известны смазочные добавки типа "Сликпайн" фирмы Массина, Ленол-32, композиции, содержащие отходы очистки масел, смеси глины, жира и отходов хлебопекарных предприятий, смеси парафинов с базовыми маслами, смесь растительного масла, антиоксиданта, органических кислот и их эфиров, смесь буровой жидкости с продуктами окисленного таллового масла, смеси аминов и амидов талловых кислот, смеси полиэтиленгликоля, эфиров и кубовых остатков производства этилена и т.д. [1 - 13].

Многообразие используемых составов определяется многочисленностью и противоречивостью требований, предъявляемых к свойствам композиций, поручаемых, как правило, простым смешиванием компонентов.

Кроме того, выбор конкретных композиций определяется особенностями зоны бурения и резания различных горных пород, а также себестоимостью и доступностью компонентов.

Исходя из особенностей бурения на территории России наибольшее применение нашел прототип-концентрат, содержащий 20 - 23% минерального масла, 15 -18% смазочных добавок, в частности остатки дистилляции жирных кислот, 30 - 33% полиэтиленгликоля (ПЭГ), 30 - 33% неионогенного эмульгатора (эфиры жирных кислот и производных фенолов), 1 - 2% присадок и 1 - 2% воды [4].

Данная композиция отличается повышенными смазочными характеристиками, а также высокой стабильностью в широком диапазоне свойств, отвечающих требованиям производственных условий.

Композицию (прототип) готовят предварительным смешением при 50 - 60^oC смазочной добавки, минерального масла, после чего вводят эмульгатор и ПЭГ, выдерживают смесь 3 - 4 часа при 80 - 90^oC, охлаждают до 50 - 60^oC и вводят присадки - диизопропилксантат этилена и диалкилдитиофосфат цинка в водном растворе, после чего выдерживают всю композицию 2 - 3 часа при 50 - 60^oC.

Для практического применения в качестве бурового раствора концентрат сначала разбавляют водой или 60% полиакриламидом (ПАА) до 40 - 50% раствора, который далее разбавляют до содержания концентрата ≈ 2%.

Однако многостадийность получения концентрата, в частности необходимость выдерживания компонентов при различной температуре, затрудняет получение концентрата в полевых условиях.

Задачей, стоящей перед авторами, являлось создание упрощенной по составу и технологии изготовления композиции, эквивалентной по технико-эксплуатационным характеристикам прототипу, но отличающейся от него повышенной экологической безопасностью и доступностью компонентов.

Указанная задача решается созданием композиции, где в качестве масляной фазы, содержащей эмульгатор, используется растительное талловое масло и препарат "Агрокор", получаемый по ТУ 2431-001-27945917-95 АОЗТ "Невская линия" в качестве органического удобрения, и препарата - регулятора роста растений на основе одноосновных гуминовых кислот (Гигиенический сертификат N 0,0417 от 25.04.95) при следующем соотношении ингредиентов (мас.% ):
растительное талловое масло - 10 - 20,
неионогенный эмульгатор - 10 - 20,
20 - 40% водный раствор препарата "Агрокор" - остальное.

В качестве таллового масла (ТМ) используются промышленно выпускаемые масла хвойных или лиственных пород деревьев (ТУ 13-0281078-119-89), в качестве эмульгатора - неионогенный ПАВ типа СПАН или ТВИН, а также эфиры жирных кислот и производных алкилфенолов, используемые в прототипе (выбор эмульгатора производится эмпирическим путем исходя из состава компонентов и особенностей применения концентрата в практике).

Для получения эффективной композиции, как показали эксперименты, необходима строго определенная последовательность введения компонентов, а именно: предварительно готовят смесь масляной фазы и эмульгатора, после чего вводят водный раствор "Агрокора", перемешивают для получения стабильного концентрата и выдерживают не менее 1,5 часов. Температура выдерживания, как правило, 70 - 80^oC, однако при применении таллового масла лиственных пород деревьев возможно получение концентрата при температуре окружающей среды.

Новая композиция позволяет применять более простой способ получения концентрата, позволяющий вместо стадий с использованием градиента температуры использовать один диапазон последних, причем в случае использования 20 - 25% раствора "Агрокора" и таллового масла лиственных пород деревьев процесс гомогенизации может осуществляться без нагрева, что существенно упрощает технологию получения концентрата, делая ее доступной для необорудованных помещений, характерных для полевых условий.

Рабочие жидкости готовят разбавлением концентрата водой до 1 - 5% эмульсионных жидкостей. Добавки концентрата в количестве 2мас.% к глинистым, полимерным и полимерно-глинистым растворам совместимы и придают им повышенные смазочные свойства.

Смешение одновременно трех компонентов, изменение последовательности введения или соотношения ингредиентов ведут к образованию неустойчивых эмульсий, что в итоге приводит к снижению сроков хранения и ухудшению качества целевого концентрата.

Свойства композиции, получившей наименование "БРИН", и технология ее получения приведены в табл.1.

Пример. Концентрат "БРИН" готовят предварительным смешением расчетных количеств таллового масла лиственных пород деревьев и неионогенного эмульгатора (алкоксилированные эфиры жирной кислоты, ТВИН-80, СПАН-25 и т.д.), затем добавляют 20% или 40% раствор "Агрокора" и перемешивают при температуре 18 - 30^oC в течение 1,5 - 2 часов (при введении ТМ лиственных пород деревьев) или при 70 - 80^oC (при использовании ТМ хвойных пород деревьев) в течение 1,5 - 2 часов до гомогенизации смеси.

Свойства получаемых концентратов приведены в табл. 1.

Для получения промывочного раствора концентрат разбавляют до содержания основных компонентов в концентрации 2%.

Свойства полученного раствора приведены в табл.1-2.

Концентрат промывочной жидкости для резания и бурения горных пород "БРИН" содержит масляную фазу - растительное талловое масло, неионогенный эмульгатор и в качестве смазочной добавки 20 - 40% водный раствор "Агрокора" при определенном соотношении ингредиентов. Способ получения концентрата для приготовления промывочных жидкостей отличается тем, что предварительно смешивают растительное талловое масло лиственных или хвойных пород и неионогенный эмульгатор, после чего вводят 20 - 40% водный раствор "Агрокора" и перемешивают до компаундирования в течение 1,5 - 2,0 часов. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Концентрат для приготовления промывочных жидкостей, содержащий масляную фазу, смазочную добавку и неионогенный эмульгатор, отличающийся тем, что в качестве масляной фазы он содержит растительное талловое масло, а в качестве смазочной добавки 20 40%-ный водный ратвор "Агрокора" регулятор роста растений на основе одноосновных гуминовых кислот при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Растительное талловое масло 10 20
Неионогенный эмульгатор 10 20
20-40%-ный Водный раствор "Агрокора" Остальное
2. Способ получения концентрата для приготовления промывочных жидкостей путем смешения масляной фазы, смазочной добавки и неионогенного эмульгатора, отличающийся тем, что предварительно смешивают растительное талловое масло и неионогенный эмульгатор, после чего в смесь вводят раствор "Агрокора" и перемешивают до гомогенизации смеси.