ПОРОШКОВАЯ ДОБАВКА ДЛЯ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ СМАЗОК РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ И УПЛОТНИТЕЛЬНАЯ СМАЗКА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК C10M157/02 C10M161/00 C10M161/00 C10M147/02 C10M143/02 C10M125/04 C10M129/10 C10N40/34 

Изобретение относится к порошковым добавкам для уплотнительных смазок резьбовых соединений и к уплотнительным смазкам, в частности, для конических и цилиндрических резьбовых соединений обсадных, насосно-компрессорных, бурильных труб и оборудования, применяемого в нефтяных скважинах.

Известны порошковые добавки, представляющие собой порошки эластичных материалов - резиновую крошку, гумусовый каустобиолит, отходы при шлифовании кож (авт. св. СССР 1456455, МКИ С 10 М 167/00; 1576546, МКИ С 10 М 121/00; 1737005, МКИ С 10 М 163/00). Указанные порошковые добавки теряют свою прочность под воздействием рабочей среды (нефти, газа, минерализованной воды) и основы смазок - минеральных масел. Уплотнительные смазки, включающие указанные добавки, не стабильны во времени, не обеспечивают плотность резьбовых соединений труб при высоких давлениях и температурах и поэтому не нашли широкого применения.

Известна порошковая добавка к углеводородным маслам на основе полиизоолефинов, представляющая собой продукты термомеханической обработки полиэтиленов в среде воздуха при температуре ниже температуры плавления полиэтиленов (пат. РФ 2131453, МКИ С 10 М 157/02, 1999). Данная порошковая добавка не позволяет получить уплотнительные смазки с длительным сроком службы и высокой герметичностью.

Наиболее близкой по решаемой задаче и достигаемому результату к предполагаемому изобретению является уплотнительная смазка для резьбовых соединений, включающая порошковую добавку на основе порошков полиэтилена и фторопласта и масляную основу с загустителем и противозадирными добавками (пат. РФ 2125085, МКИ С 10 М 157/02, 1999). Однако уплотнительная смазка, содержащая указанную порошковую добавку, не обеспечивает высокую герметичность резьбовых соединений при температурах свыше 250^oС и имеет недостаточно высокий срок службы.

В основу настоящего изобретения положена задача создания порошковой добавки для уплотнительной смазки резьбовых соединений и уплотнительной смазки, обеспечивающих высокую герметичность резьбовых соединений, обладающих более длительным сроком службы и пригодных в условиях высоких температур и перепадов давлений для резьб оборудования с широким интервалом диаметров, а также для резьб с большим износом.

Поставленная задача решается тем, что порошковая добавка для уплотнительной смазки резьбовых соединений, включающая полиэтиленсодержащий и фторопластсодержащий компоненты, в качестве полиэтиленсодержащего компонента содержит отход производства полиэтилена или промежуточный продукт производства полиэтилена с размером частиц 0,025-1,25 мм, а в качестве фторопластсодержащего компонента - отход производства фторопласта с размером частиц 0,025-1,25 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Отход производства фторопласта с размером частиц 0,025-1,25 мм - 0,05-50
Отход производства полиэтилена или промежуточный продукт производства полиэтилена с размером частиц 0,025-1,25 мм - Остальное
а также тем, что уплотнительная смазка, включающая порошковую добавку и масляный компонент, в качестве порошковой добавки содержит вышеуказанную порошковую добавку, а в качестве масляного компонента - отработанное масло или высоковязкую нефть при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Указанная выше порошковая добавка - 0,05-50
Масло отработанное или высоковязкая нефть - Остальное
В преимущественном варианте уплотнительная смазка, содержащая вышеуказанную порошковую добавку и масло отработанное, дополнительно содержит отход кабельного производства - шлам, образуемый в процессе волочения меди или алюминия при следующем соотношении компонентов, в мас.%:
Указанная выше порошковая добавка - 1-15
Масло отработанное - 0,1-10
Отход кабельного производства - Остальное
В варианте уплотнительная смазка, включающая вышеуказанную порошковую добавку, дополнительно содержит графитную смазку типа УСсА при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Указанная выше порошковая добавка - 12-30
Смазка УСсА - Остальное
В варианте уплотнительная смазка по п.2, или 4, или 6 дополнительно содержит присадку АФК-алкилфенолят кальция с примесью алкилфенола в количестве 1-2%.

Предлагаемая порошковая добавка улучшает герметичность резьбовых соединений и может быть использована для приготовления уплотнительных смазок различного состава механическим смешением исходных компонентов.

Для приготовления порошковой добавки используют
- порошок вторичного фторопласта, который представляет собой тонкодисперсный порошок от белого до серого цвета с размером частиц 0,025-1,25 мм, используемый по ТУ АУЩО.091.012-89;
- отход производства полиэтилена по ТУ 6-05-40-16-82 или промежуточный продукт производства полиэтилена по ТУ 6-11-00203335-94, который представляет собой белый порошок с размером частиц 0,025-1,25 мм.

Для приготовления уплотнительных смазок, содержащих указанную порошковую добавку, используют следующие компоненты.

Отработанное масло моторное по ГОСТ 21046-86, или нефть высоковязкая, или масло отработанное с противозадирными добавками и загустителями. В случае, когда отработанное масло не содержит указанных добавок и загустителей, последние могут быть добавлены.

В качестве противозадирных добавок традиционно используют, например, соединения углерода, кремния, порошка меди, в качестве загустителей - парафины, церезины или воск.

Отход кабельного производства - шлам, образуемый в процессе волочения меди или алюминия, имеет следующий состав, мас.%:
Медный шлам:
Порошок Сu - 39 - 45
Вода - 10-37
Маслообразные органические вещества - Остальное
Алюминиевый шлам:
Порошок А1 - 21
Вода - 11
Маслообразные органические вещества - Остальное
Смазка графитная УСсА по ГОСТ 3333-80 следующего состава, мас.%:
Кальциевое мыло, приготовленное на синтетических жирных кислотах (фракции С₂₀ и выше с добавлением фракции С₅-С₆), выделенных из продуктов окисления парафина и петролатума - 12±1
Графит марки ГС-4 по ГОСТ 8295-73 - 10±1
Масло цилиндровое 11 или масло Львовского НПЗ из анастасьевской нефти - Остальное
Присадка АФК (пластификатор АФК) по ГОСТ 12261-66 представляет собой алкилфенолят кальция с примесью алкилфенола, получаемый взаимодействием хлорированного парафина с фенолом и последующей нейтрализацией гидроокисью кальция.

Приводим примеры получения порошковой добавки и варианты уплотнительных смазок, полученных с использованием заявляемой порошковой добавки.

Пример 1 (предлагаемый).

К 0,05 г отхода производства фторопласта добавляют 99,95 г отхода производства полиэтилена. Смесь тщательно перемешивают.

Примеры 2-7 выполняют аналогично, изменяя качественное и количественное соотношение компонентов.

Полученная порошковая добавка представляет собой мелкозернистый порошок от белого до светло-серого цвета, имеет насыпную плотность 500-750 г/см³. Температура вспышки не менее 280^oС. Порошковая добавка не имеет запаха, не выделяет токсические вещества в окружающую среду, не требует особых мер предосторожности при работе. Состав порошковой добавки согласно примерам приведен в таблице 1.

Приводим примеры получения уплотнительных смазок с использованием порошковой добавки (таблица 2).

Пример 4.

К 12 г порошковой добавки (образец 3) добавляют 88 г отработанного масла и смесь тщательно перемешивают до однородного состояния.

Примеры 5 и 6 выполняют аналогично примеру 4, изменяя соотношение компонентов.

Пример 7.

К 1 г порошковой добавки по примеру 3 добавляют 0,1 г отработанного масла и 98,9 г отхода кабельного производства. Смесь тщательно перемешивают до однородного состояния.

Примеры 8 и 9 выполняют аналогично примеру 7, изменяя количественное соотношение компонентов.

Пример 10.

К 12 г порошковой добавки по примеру 6 добавляют 88 г смазки УСсА и смесь тщательно перемешивают до получения однородного продукта.

Примеры 11 и 12 выполняют аналогично примеру 10, изменяя количественное соотношение компонентов.

Пример 13.

К 20 г порошковой добавки по примеру 3 добавляют 79 г смазки УСсА и 1 г присадки АФК. Смесь тщательно перемешивают.

Примеры 14 - 15 выполняют аналогично примеру 13, изменяя качественное и количественное соотношение компонентов.

Пример 16 (прототип).

Состав полученных уплотнительных смазок приведен в таблице 2.

Полученная уплотнительная смазка представляет собой густое вещество черного цвета с кинематической вязкостью при 100^oС выше 40 м²/сек, температурой каплепадения не ниже 75^oС, величиной пенетрации 230-330.

Уплотнительную смазку испытывают в условиях широкого интервала температур (от -20 до 350^oС) и перепадах давления (от 10 до 35 МПа) на изношенном нефтепромысловом оборудовании.

1. Испытывают состав смазки по примерам из таблице 2 на 13 резьбовых соединениях труб: собирают трубу из 6 патрубков ⊘ 73 мм и все 13 резьбовых соединений смазывают уплотнительной смазкой.

Давление составляет 12 МПа. Температура 80-110^oС.

Герметичность резьбовых соединений сохраняется в течение 12-24 месяцев, что в 1,2-4 раза выше по сравнению с прототипом.

2. Состав уплотнительной смазки по примеру 9 испытывали в цехе по изготовлению термоизолированных труб при различных температурах (до 400^oС) и избыточных давлениях до 21 МПа при циклических изменениях в течение смены с выдержкой по 30 мин. Утечки через резьбовые соединения не наблюдалось. Разборка резьбовых соединений через 15 месяцев эксплуатации - без затруднений.

3. Кроме того, проводят испытания для изношенного оборудования и отбракованных муфт, для мелких резьб с диаметром >15 мм, в том числе для цилиндрических, метрических и конических резьб. При этом сохраняется высокая герметичность резьбовых соединений в течение длительного срока (от 6 до 18 месяцев).

Результаты испытаний предлагаемой смазки и прототипа приведены в таблице 2.

Варианты уплотнительных смазок, содержащие присадку АФК, обладают низкой температурой застывания, что позволяет использовать смазку в условиях низких температур.

Анализ данных таблицы 2 показывает, что предлагаемая порошковая добавка и уплотнительная смазка с ее использованием обеспечивают более высокий срок сохранения герметичности резьбовых соединений в условиях широкого интервала температур и перепадов давлений.

Уплотнительная смазка применима для мелких резьб, коррозионно устойчива, экологически безопасна. Кроме того, изобретение позволяет решить проблему утилизации отходов производств.

Использование: для резьбовых соединений обсадных, насосно-компрессорных, бурильных труб и оборудования, применяемого в нефтяных скважинах. Сущность: порошковая добавка содержит, маc.%: отход производства фторопласта с размером частиц 0,025-1,25 мм 0,05-50; отход производства полиэтилена или промежуточный продукт производства полиэтилена с размером частиц 0,025-1,25 мм - остальное. Смазка содержит 12-30 маc.% указанной добавки и остальное - масло отработанное, или высоковязкая нефть, или смазка УСсА. Вариантом является смазка, содержащая, маc.%: 1-15 указанной порошковой добавки, 0,1-10 масла отработанного и остальное - отход кабельного производства, представляющий собой шлам процесса волочения меди или алюминия. Смазки могут дополнительно содержать присадку АФК в количестве 1-2 маc.%. Технический результат - повышение герметичности резьбовых соединений, повышение срока службы в условиях высоких температур и перепадов давления для резьб различного диаметра. 4 с. и 3 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. Порошковая добавка для уплотнительных смазок резьбовых соединений, включающая полиэтиленсодержащий компонент и фторопластсодержащий компонент, отличающаяся тем, что в качестве полиэтиленсодержащего компонента она содержит отход производства полиэтилена или промежуточный продукт производства полиэтилена с размером частиц 0,025-1,25 мм, а в качестве фторопластсодержащего компонента отход производства фторопласта с размером частиц 0,025-1,25 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Отход производства фторопласта с размером частиц 0,0251,25 мм 0,05 - 50

Отход производства полиэтилена или промежуточный продукт производства полиэтилена с размером частиц 0,025-1,25 мм Остальное

Порошковая добавка по п.1 12 - 30

Масло отработанное или высоковязкая нефть Остальное

Порошковая добавка по п.1 12 - 30

Присадка АФК 1 - 2

Масло отработанное или высоковязкая нефть Остальное

Порошковая добавка по п.1 1 - 15

Масло отработанное 0,1 - 10

Отход кабельного производства Остальное

Порошковая добавка по п.1 1 - 15

Масло отработанное 0,1 - 10

Присадка АФК 1 - 2

Отход кабельного производства Остальное

Порошковая добавка по п.1 12 - 30

Смазка УСсА Остальное

Порошковая добавка по п.1 12 - 30

Присадка АФК 1 - 2

Смазка УCсА Остальное