УПЛОТНИТЕЛЬНАЯ СМАЗКА ДЛЯ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ Российский патент 1998 года по МПК C10M169/04 C10M169/04 C10M145/40 C10M105/72 C10M159/02 C10N40/34 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к уплотнительным смазкам для резьбовых соединений бурильных и обсадных колонн, предназначено также для смазки опор шарошечных долот, работающих в условиях высоких температур и притока в скважину минерализованных вод.

При свинчивании резьбовых соединений труб и муфт нефтяного сортамента, а также деталей бурильных и обсадных колонн, применяют графитовую смазку УСсА (ГОСТ 333-79). Недостаток графитовой смазки заключается в том, что допустимое удельное давление на нее не превышает 3 - 4 МПа, более высокое давление вызывает разрушение пленки графита, что служит причиной появления заеданий при свинчивании резьбовых соединений (Обзорная информация. Серия Бурение. -М: ВНИИОЭНГ, 1985, с. 10).

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой уплотнительной смазке является уплотнительная смазка, содержащая минеральное масло, графит, битумную и полимерные добавки (SU, авторское свидетельство N 1456455). Эта смазка также имеет недостаточный предел прочности, многокомпонентна.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение аварийности бурильных труб. Технический результат состоит в создании высокопрочной, малокомпонентной, герметичной уплотнительной смазки для резьбовых соединений.

Технический результат достигается тем, что уплотнительная смазка для резьбовых соединений, содержащая минеральное масло, полимерную и битумную добавки, в отличие от прототипа в качестве полимерной добавки содержит гидролизный лигнин, а в качестве битумной добавки сульфированный талловый пек при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Гидролизный лигнин - 12 - 17
Сульфированный талловый пек - 38 - 48
Минеральное масло - Остальное
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый состав уплотнительной смазки содержит новые компоненты: гидролизный лигнин и сульфированный талловый пек. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

В предлагаемой смазке реализован принцип улучшения триботехнических свойств, удерживаемости на поверхности резьбовых соединений, их уплотнение благодаря использованию компонентов, обладающих в совокупности развитой способностью к электродонорному взаимодействию с поверхностью металла, пластифицированию и созданию на поверхностях трения слоев с повышенной противоизносной и противозадирной стойкостью.

При высоких контактных температурах происходит химическое взаимодействие многофункциональной смазки с окисной пленкой на металле. Взаимодействие частиц лигнина с сульфированным талловым пеком с образованием сетчатой структуры: сульфированный талловый пек в виде пленок покрывает поверхность лигниновых частиц и как бы склеивает их между собой. Это позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "изобретательский уровень".

Гидролизный лигнин является отходом при производстве спирта из древесины и различных растительных отходов. Это сшитый полимер со сложной трехмерной структурой и высоким молекулярным весом (примерно 10000). Молекула лигнина содержит активные функциональные группы (карбоксильные, карбонильные, фенольные и этанольные гидроксилы, метаксильные). При приготовлении заявляемого состава использован лигнин Тавдинского гидролизного завода с влажностью около 60^o. Сульфированный талловый пек получен обработкой таллового пека процесса производства древесины методом сульфатной варки концентрированной серной кислотой при 90 - 100^oC, он содержит до 40% сульфированных жирных и смоляных кислот.

Введение в состав смазки сульфированного таллового пека улучшает ее адгезионные свойства к металлу резьбовых соединений бурильных труб, обеспечивает смазке требуемую вязкость, стойкость к вымыванию, улучшает ее термостойкость, противоизносные и герметизирующие свойства. Минеральное масло обеспечивает равномерное распределение лигнина и пека во всем объеме смазки. Лигнин является загустителем, противозадирной добавкой при больших ударных нагрузках, обеспечивающей ее стабильность при действии минерализованных вод.

Смазку готовят следующим образом. Минеральное масло нагревают в емкости с мешалкой до 50 - 80^oC, добавляют сульфированный талловый пек, перемешивают 20 - 30 мин до полного растворения, затем добавляют лигнин, перемешивают до однородной массы (5 - 10 мин) и охлаждают.

Для проведения испытаний готовят составы смазок, приведенные в табл. 1. Уменьшение содержания в составе смазки сульфированного таллового пека и гидролизного лигнина (меньше, чем в табл. 1) приводит к разжижению смазки и увеличению ее текучести, а увеличение их содержания, наоборот, приводит к резкому загустеванию смазки. Значения показателей для состава прототипа взяты из (авт. св. N 1456455.) У составов смазок (1 - 3) определяли предел прочности, вязкость и критическую нагрузку. Результаты испытаний приведены в табл. 2. Как видно, предлагаемая смазка обеспечивает увеличение предела прочности до 1,5 раза критической нагрузки до 1,25 раза при сохранении работоспособности до 150^oC.

Предлагаемая смазка испытывалась при нанесении на влажные резьбовые соединения 3-133 бурильных труб ПК 127х9,19 Е. Герметизирующая способность определялась визуально. Опыты показали, что предлагаемая смазка превосходит по герметичности смазку-прототип.

Таким образом, предлагаемая смазка обладает лучшей нагрузочной способностью при сохранении адгезионных и герметизирующих свойств. Кроме того, заявляемая смазка малокомпонентна и более экологически безопасна (сульфированный талловый пек и гидролизный лигнин относятся к продуктам природного происхождения и имеют достаточно высокий ПДК для воды рыбохозяйственных водоемов: талловый пек 1,6 мг/л, лигнин гидролизный 8,0 мг/л, класс опасности 4).

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к уплотнительным смазкам для резьбовых соединений бурильных и обсадных колонн, предназначено также для смазки опор шарошечных долот, работающих в условиях высоких температур и притока в скважину минерализованных вод. Уплотнительная смазка для резьбовых соединений содержит, мас.%: гидролизный лигнин - 12 - 17, сульфированный талловый пек - 38 - 48, минеральное масло - остальное. Создание высокопрочной малокомпонентной герметичной уплотнительной смазки для резьбовых соединений повлияет на снижение аварийности бурильных труб. 2 табл.

Уплотнительная смазка для резьбовых соединений, содержащая минеральное масло, полимерную и битумную добавки, отличающаяся тем, что в качестве полимерной добавки содержит гидролизный лигнин, а в качестве битумной добавки - сульфированный талловый пек при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Гидролизный лигнин - 12 - 17
Сульфированный талловый пек - 38 - 48
Минеральное масло - Остальноен