СМАЗОЧНЫЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ "ЖИРМА" Российский патент 1998 года по МПК C09K7/06 

Изобретение относится к смазочным реагентам для буровых растворов, улучшающим их смазочные и противоизносные свойства.

Для этих целей нашла широкое применение СМАД-1, представляющая собой смесь окисленного петролатума с дизтопливом в соотношении от 1:1 до 1:3 [1]. Эта добавка пожароопасна, экологически опасна, а также обладает недостаточно хорошими противоизносными свойствами, увеличивает вязкость бурового раствора.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является смазочный реагент для буровых растворов на базе модифицированного рыбожирового отхода [2] . Сложность приготовления данной смазочной добавки заключается в непостоянстве состава отхода очистки производственных стоков. Разница в содержании жирных кислот может быть очень значительной, что сказывается отрицательно на смазочных и противоизносных свойствах реагента. Актуальным остается создание смазочной добавки стабильного состава с улучшенными противоизносными и смазочными свойствами.

Этот технический результат может быть достигнут разработкой смазочного реагента для буровых растворов, состоящего из омыленного рыбожирового продукта и модификатора, отличающегося тем, что в качестве рыбожирового продукта он содержит рыбий жир, в качестве модификатора - олеиновую кислоту, в качестве омылителя - гидроокись щелочного металла при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Рыбий жир - 63-27
Олеиновая кислота - 27-59
Водный раствор щелочи (NaOH, KOH) - 10-14
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемый состав смазочного реагента "Жирма" содержит новые компоненты: рыбий жир, олеиновую кислоту, гидроокись щелочного металла. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". В изобретении предлагаемый состав смазочного реагента в заявляемом соотношении компонентов позволяет улучшить смазочные и противоизносные свойства бурового раствора в сравнении с составом прототипа. Очевидно проявление синергетического эффекта в снижении износа в действии отдельных компонентов в смеси, о чем свидетельствуют данные эксперимента (табл. 3). Это позволяет сделать вывод об изобретательском уровне. Рыбий жир содержит непредельные жирные кислоты (олеиновая, линолевая, линоленовая и др.) в виде сложных эфиров с глицерином. В заявляемом составе смазки использован рыбий жир IV сорта со следующими показателями: плотностью 0,92-0,93 г/см³, кинематической вязкостью 86,6 сст (по ВПЖ-2), с кислотным числом 58,46, омыленный гидроокисью щелочного металла с целью улучшения эмульгируемости состава в буровом растворе, удешевления смазки, многофункциональности ее действия. Олеиновая кислота является простейшей непредельной жирной кислотой

В предлагаемом составе использована олеиновая кислота со следующими свойствами: плотностью 0,93 г/см³, кинематической вязкостью 115,2 сст (по ВПЖ-2), кислотным числом 181,66. Введение в смазочный состав свободной олеиновой кислоты способствует образованию более твердой и прочной смазочной пленки. Под влиянием инициатора (иона металла) происходит процесс окисления кислородом с образованием гидроперекисей, которые далее порождают ряд свободных радикалов. Эти радикалы инициируют полимеризацию по -C=C- связям, вызывая затвердевание смазочной пленки. Кроме того, в результате приложения больших нагрузок, повышения температуры возможен переход олеиновой кислоты в более твердую и более устойчивую элаидиновую кислоту, ее геометрический изомер (цис-конфигурацию). Оптимальное соотношение вводимых мыл жирных кислот рыбьего жира и образующихся при реагировании олеиновой кислоты с металлом позволяет достичь максимального эффекта смазочного состава по улучшению смазочных свойств и износа в буровом растворе. Для экспериментальной проверки предлагаемого смазочного реагента приготовлены пять составов. Составы 1-3 соответствуют заявляемым пределам компонентов, а 4-5 выходят за эти пределы (табл. 1).

В табл. 2 отражены основные технологические свойства буровых растворов, представляющих суспензию плотностью 1060 кг/м³ из бентонитового порошка с выходом 7,7 м³/т и содержащую заявляемый смазочный реагент, а также реагент-прототип. Технологические свойства буровых растворов измерены на стандартных приборах. Коэффициент трения глинистой корки измерен на приборе ФСК-2 (Уфимский нефтяной институт). Противоизносные свойства глинистых суспензий с заявляемым составом оценены на машине трения МТ-2 (Уфимский нефтяной институт). Результаты представлены в табл. 3. Процесс приготовления смазочного реагента заключается в следующем: предварительное омыление рыбьего жира 20% раствором щелочи при температуре 20-30^oC при перемешивании на магнитной мешалке в течение 20-30 мин, дальнейшем введении олеиновой кислоты и перемешивании смеси до однородной консистенции.

Из табл. 2 видно, что предлагаемый состав смазочного реагента (составы 1, 2, 3) вызывает уменьшение коэффициента трения глинистой корки бурового раствора в среднем на 30% в сравнении с прототипом, другие показатели отличаются мало. Также примерно на 30% предлагаемый состав снижает коэффициент трения сталь-сталь (табл. 3), а скорость изнашивания стали в буровом растворе с "Жирмой" уменьшается приблизительно в 2 раза даже при значительно меньшей добавке (в 3 раза).

Таким образом, при применении смазочного состава "Жирма" следует ожидать уменьшения опасности прихватов, увеличения срока службы долот и бурового оборудования.

На Благовещенском биокомбинате (Башкирия) приготовлена опытная партия "Жирма", а на Уренгойском ГКМ проведены опытно-промышленные испытания продукта. Результаты этих испытаний позволили провести безаварийную проводку скважин, снизить смазочные и противоизносные свойства буровых растворов (табл. 4 и 5).

Изобретение может быть использовано при бурении скважин. Смазочный реагент для буровых растворов "Жирма", состоящий из омыленного рыбожирового продукта и модификатора, отличается тем, что в качестве рыбожирового продукта содержит рыбий жир, в качестве модификатора - олеиновую кислоту, в качестве омылителя - гидроокись щелочного металла при следующем соотношении компоненов, мас.% рыбий жир - 27 - 63, олеиновая кислота - 27 - 59, 20% водный раствор щелочи (NaOH, KOH). Смазочный реагент обладает стабильным составом и имеет улучшенные противоизносные и смазочные свойства. 5 табл.

Смазочный реагент для буровых растворов, состоящий из омыленного рыбожирового продукта и модификатора, отличающийся тем, что в качестве рыбожирового продукта содержит рыбий жир, в качестве модификатора - олеиновую кислоту, в качестве омылителя - гидроокись щелочного металла при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Рыбий жир - 27 - 63
Олеиновая кислота - 27 - 59
20%-ный водный раствор щелочи (NaOH, KOH) - 10 - 14с