СМАЗКА ДЛЯ ШАРОШЕЧНЫХ ДОЛОТ С ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫМИ ОПОРАМИ Российский патент 2002 года по МПК C10M141/08 C10M141/08 C10M135/04 C10M133/22 C10M129/74 C10N30/06 

Изобретение относится к смазкам для шарошечных долот, а более конкретно к смазкам для герметизированных опор шарошечных долот, и используется для повышения долговечности подшипников скольжения.

Широко известны смазки на основе минеральных масел с применением мыльных загустителей, наполнителей и различных присадок, например УссА [ГОСТ 3333-80] . Однако известные смазки обладают недостаточными противоизносными и низкотемпературными свойствами.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является смазка для опор шарошечных долот [авт. свид. 1778162, С 10 М 161/00, 137:10, 143:02, 147:02, 159:10, бюллетень 44, 30.11.1992 г.], содержащая полиэтилен молекулярной массы 10000-45000, каучук этиленпропиленовый синтетический, 0,0-ди(октилфенил)дитиофосфат цинка, политетрафторэтилен и минеральное масло цилиндровое 52 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полиэтилен мол.м. 10000-45000 - 20-40
Этиленпропиленовый синтетический каучук - 12-15
0,0-ди(октилфенил)дитиофосфат цинка - 3-5
Политетрафторэтилен - 10-30
Минеральное масло - Остальное
Известная смазка имеет недостаточно высокие противоизносные свойства, а из-за высокой вязкости не может использоваться в принудительной системе смазки герметизированных опор шарошечных долот.

Предлагаемое изобретение решает техническую задачу повышения противоизносных и низкотемпературных свойств смазки.

Сущность изобретения заключается в том, что известная смазка для шарошечных долот, включающая минеральное масло цилиндровое 52 и противоизносную присадку, согласно изобретению дополнительно содержит синтетическое масло Б-3В, керофлюкс, порошок фталоцианина меди и фталоцианина кобальта (1:1), сернистую присадку на основе олигомеров серы и алкенов при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Синтетическое масло Б-3В - 15-20
Керофлюкс - 3-4
Порошок фталоцианина меди и фталоцианина кобальта (1:1) - 1,5-2
Сернистая присадка - 1,5-2
Масло цилиндровое 52 - Остальное
Сернистая присадка состоит из олигомеров на основе серы и алкенов и добавки, включающей смесь ацетофенона, димеров α-метилстирола и паракумилфенола.

Способ получения сернистой присадки. Исходная смесь базового компонента, состоящая из углеводородов С₄-С₅ фракции и серы, при определенном их соотношении загружается в специальный аппарат и при перемешивании нагревается до определенной температуры в течение определенного времени. После чего реакционная смесь освобождается от наступивших в реакцию углеводородов и серы. Анализируется на содержание в ней С, Н, S. При соответствии их требуемым нормам смесь используется в качестве присадки к смазочным материалам для опор шарошечных долот.

В условиях реакции сера выполняет не только роль реагента, но и катализатора реакции тилирования. Наряду с алкенилполисульфидами образуются полициклические полисульфиды, содержащие два и более (до 6) атомов серы на двойную связь. Сернистая присадка содержит также моносульфиды и дисульфиды, являющиеся продуктом отщепления сероводорода от меркаптанов и продуктами разрушения полисульфидов.

Депрессорная присадка к моторным топливам керофлюкс (keroflux-5486, фирма "BASF", Германия) имеет следующие характеристики:
Вязкость, мм²/с при температуре 50^oС - 150
Температура вспышки, ^oС не выше - 57
Температура застывания, ^oС не выше - 10
Плотность при 20^oС, кг/м³ не более - 900
Более плотные сведения по свойствам присадки приводятся в книге: "Улучшение экологических характеристик нефтяных топлив. Присадки и добавки" / Данилов А.М. -М.: Химия, 1996, 232 с.

Масло Б-3В.

Масло Б-3В - синтетическое на основе сложных эфиров пентаэритрита и жирных кислот с комплексом присадок.

Характеристики соответствуют ТУ 38.101295-85.

Технология приготовления смазки заключается в следующем.

В минеральное масло цилиндровое 52 при температуре 80^oС вводят синтетическое масло Б-3В, взятое в определенном соотношении, и периодически перемешивают. Затем добавляется необходимое количество порошка фталоцианина меди и фталоцианина кобальта в отношении 1:1. Порошок измельчается при 9000 об/мин. Далее вводят определенное количество депрессорной присадки керофлюкс. Полученную смесь доводят до температуры 80-90^oС, тщательно перемешивают.

Сернистую присадку разогревают до температуры 70^oС, после чего вводят ее в смесь и тщательно перемешивают в течение 30 мин.

Сокращение сроков строительства скважин и повышение эффективности работы породоразрушающего инструмента тесно связано с износостойкостью узлов трения опор шарошечных долот.

Одним из основных требований, предъявляемых к смазке опор шарошечных долот - обеспечение высоких противоизносных свойств долотных сталей.

Оценка противоизносных свойств смазки проводят на машине трения "Экспресс-1", работающей по схеме "диск-стержень", помещаемой в камеру с исследуемым материалом (диск-20 ХН3МА, стержень-40ХН) при нагрузках, значительно превышающих пределы работы подшипников скольжения в герметизированных опорах шарошечных долот.

Для оценки свойств были приготовлены образцы смазки с различным содержанием ингредиентов (табл.1).

В табл.2 приведены значения скорости изнашивания долотной стали 14ХН3МА от интенсивности нагрузки при трении по схеме "диск-стержень".

Из табл.2 видно, что по сравнению с прототипом и базовой смазкой противоизносные свойства заявляемой смазки во всем диапазоне изменения нагрузки существенно выше.

Дачные из табл.3 свидетельствуют о более широком температурном диапазоне применения предлагаемой смазки.

Испытания предлагаемой смазки проводились в шарошечных долотах типа III-215,9 ТЗ-ГНУ R05 и III-215,9 МСЗ-ГНУ R01 с использованием принудительной смазки подшипников скольжения применением наддолотного лубрикатора. За критерий оценки работы при проведении испытаний принимают проходку на долото и долговечность опор долот. Испытания проводились непосредственно в условиях эксплуатации буровой установки в следующей последовательности:
- на площадке буровой на долото наворачивается наддолотный лубрикатор и через специальное заправочное устройство закачивается смазка;
- на лубрикатор наворачивается забойный двигатель с оборотами до 400 об/мин;
- при бурении создается нагрузка на 20-30% выше обычной;
- после каждого долбления производится дозаправка лубрикатора смазкой;
- принудительная смазка обеспечивается за счет перепада давления промывочной жидкости на насадках долота;
- расход смазки составляет 0,5 л на долбление;
- рекомендуется отрабатывать долото в течение двух часов для приработки поверхностей трения при нагрузке 50-60% от обычной.

Испытания показали, что предлагаемая смазка с использованием принудительной системы позволила увеличить проходку на долото в 2,2 раза, а стойкость опор в 2,5 раза.

Смазка нетоксична и имеет простую технологию приготовления. Как следует из анализа результатов исследований и испытаний, предлагаемая смазка обладает хорошими противоизносными свойствами, что обеспечивает надежную работу узлов трения.

Использование предлагаемой смазки возможно в горнорудной, нефтяной, газовой и металлургической отраслях промышленности.

Использование: в горнорудной, нефтяной, газовой и металлургической отраслях промышленности. Сущность: смазка содержит, мас.%: синтетическое масло Б-3В 15-20, керофлюкс 3-4, порошок фталоцианина меди и фталоцианина кобальта (1: 1) 1,5-2,0, сернистая присадка 1,5-2,0, масло цилиндровое 52 остальное. Сернистая присадка представляет собой продукт на основе олигомеров серы и алкенов. Технический результат - повышение износостойкости узлов трения опор шарошечных долот в 2,5 раза, улучшение низкотемпературных свойств смазки. 3 табл.

Смазка для шарошечных долот с герметизированными опорами, содержащая минеральное масло цилиндровое 52 и противоизносную присадку, отличающаяся тем, что дополнительно содержит синтетическое масло Б-3В, присадку керофлюкс, порошок фталоцианина меди и фталоцианина кобальта (1: 1) и в качестве противоизносной присадки содержит сернистую присадку на основе олигомеров серы и алкенов при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Синтетическое масло Б-3В - 15-20
Керофлюкс - 3-4
Порошок фталоцианина меди и фталоцианина кобальта (1: 1) - 1,5-2,0
Сернистая присадка - 1,5-2,0
Масло цилиндровое 52 - Остальное