СМАЗОЧНАЯ ПОРОШКОВАЯ ДОБАВКА ДЛЯ БУРОВОГО РАСТВОРА НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ Российский патент 2005 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к буровым растворам на водной основе.

Известна смазочная добавка ИКБ-4БТР, содержащая сырые талловые масла, моноэтаноламин, полигликоль, керосин и изопропиловый спирт, взятые в соотношении 8,7:3,3:3,0:0,3:2,0. Смазочную добавку вводят в буровой раствор в количестве 0,3-0,9 мас.%. (а.с. СССР №1266181, кл. С 09 К 7/02, 1984 г.).

Недостатком указанной смазочной добавки являются:

- невысокая прочность смазочной пленки при высоких контактных нагрузках;

- недостаточно высокие смазочные свойства;

- низкая противоприхватная способность;

- пенообразование в буровом растворе при концентрации смазки более 1%;

- использование в составе смазки жидких углеводородных растворителей.

В а.с. СССР №1749226, кл. С 09 К 7/02, 1992 г. защищена смазочная добавка, содержащая соль моноэтаноламина и сырых талловых масел, растворитель из класса ароматических или алифатических углеводородов, моноэтаноламин, оксаль.

Однако указанная смазочная добавка обладает невысокими смазочными и противоприхватными свойствами, кроме того, при введении ее в буровой раствор более 1,5% происходит интенсивное пенообразование. Наличие в составе смазочной добавки ароматических и алифатических углеводородных растворителей повышает уровень ее токсичности и пожароопасности.

Ближайшим техническим решением, выбранным за прототип, является смазочная порошкообразная композиция для бурового раствора на водной основе, включающая смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот и неионогенных ПАВ (Спринт) - 65-89 мас.% и полимергидролизованный полиакриламид (ГПАА) - 11-35 мас.%. Известная смазочная композиция обладает невысокими смазывающими и противоприхватными свойствами, при введении смазочной композиции в буровой раствор происходит интенсивное вспенивание; до ввода в раствор смазочную композицию необходимо предварительно длительно растворять в водной среде, что усложняет технологию обработки бурового раствора.

Задачей изобретения является повышение смазочных и противоприхватных свойств обрабатываемого заявляемой добавкой бурового раствора, исключение пенообразования раствора при одновременном улучшении его технологических параметров.

Поставленная задача решается за счет того, что смазочная порошковая добавка для бурового раствора на водной основе, включающая смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот и неионогенного ПАВ (Спринт) и полимер, дополнительно содержит сульфированный битум, карбоксиметильный полимер, например КАМЦЕЛ ПА-1000, пеногаситель, например НТФ, а в качестве полимера - лигносульфонатный полимер, например БРЕГ-2К, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Смесь натриевых солей жирных карбоновых

кислот и неионогенных ПАВ (Спринт)35-40Сульфированный битум55-60Карбоксиметильный полимер, например КАМЦЕЛ ПА-10003,8-4,2Лигносульфонатный полимер, например БРЕГ-2К0,5-0,8Пеногаситель, например НТФ0,30-0,35.

Особенностью заявляемого изобретения является то, что состав смазочной добавки представлен водорастворимыми порошкообразными компонентами с низкой токсичностью (класс опасности IV). Смазочная добавка высокотехнологична в применении, обработке бурового раствора, транспортировке и хранении, обеспечивает приготовление бурового раствора с необходимыми технологическими параметрами, имеет высокую морозостойкость.

Из патентной и научно-технической литературы нам неизвестны смазочные добавки, которые содержат такую совокупность выше указанных ингредиентов, обеспечивающих достижение более высокого положительного эффекта. Это позволяет сделать вывод, что заявленное изобретение соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.

Смазочная порошковая добавка готовится механическим смешением исходных порошкообразных компонентов.

Смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот и неионогенных ПАВ (Спринт) выпускается по ТУ38-507-63-81-90.

Карбоксиметильный полимер КМЦЕЛ ПА-1000 выпускается по ТУ.2231-002-50277563-2000.

Лигносульфонатный полимер БРЕГ-2К выпускается по ТУ2458-008-20672718-2000.

Пеногаситель НТФ (нитрилтриметиленфосфоновая кислота в соответствии с ТУ6-02-1171-79.

Сульфированный битум - ГОСТ 66-17-76.

В табл.1 приведены компонентные составы заявляемой смазочной порошковой добавки (составы 1, 2, 3) и прототипа (составы 4, 5).

Таблица 1Компонентный состав смазочной порошковой добавки№ составовКомпонентный состав смазочной добавки, мас.%СпринтКАМЦЕЛ ПА-1000Сульфиров. битумБРЕГ-2КНТФГПАА1353,8550,50,30-2384,0580,60,33-3404,2600,80,35-489----11577----23

Конкретный пример обработки бурового раствора заявляемой смазочной добавки.

Готовят глинистый раствор из глинопорошка и замеряют его технологические параметры. Затем раствор обрабатывают реагентом стабилизатором КМЦ в массовых долях 0,2%, перемешивают и далее в раствор вводят смазочную добавку в последовательно возрастающей концентрации, начиная с 0,5 до 3,0% мас. После каждого ввода и перемешивания производят замеры технологических параметров раствора. Аналогичным образом проведены эксперименты со смазочным реагентом Спринт - прототипом смазочной порошковой добавки

Технологические параметры растворов (плотность - ρ, условная вязкость - УВ, показатель фильтрации - ПФ₃₀) замерялись с помощью стандартных приборов и методик в соответствии с Инструкцией по методам контроля качества буровых растворов, ВНИИБТ, М., 1972 г.

Противоприхватная способность (коэффициент липкости глинистой корки Л°) замерялась с помощью прибора, в котором определяется угол наклона площадки с закрепленной на ней полуцилиндрической моделью стенки скважины. На указанную модель помещалась фильтрационная корка, а на нее устанавливался металлический цилиндр, моделирующий бурильную трубу. После 15 минут выдержки включается электродвигатель, поднимающий столик прибора. По углу страгивания цилиндра с фильтрационной корки определяется ее липкость. Чем меньше угол страгивания цилиндра, тем лучше противоприхватные свойства раствора.

Как следует из приведенных в табл. 2 данных, технологические параметры раствора после обработки заявляемой смазочной добавкой существенно улучшаются по сравнению с аналогичными параметрами раствора, содержащего смазочную добавку - прототип.

Таким образом, заявляемая смазочная порошковая добавка обладает следующими технологическими преимуществами по сравнению с известными:

- придает раствору повышенные смазочные и противоприхватные свойства;

- не вызывает вспенивания бурового раствора;

- порошковый состав смазочной добавки улучшает технологию ее применения для обработки буровых растворов;

- имеет низкий уровень токсичности и пожароопасности вследствие отсутствия в ее составе жидких углеводородных растворителей (IV класс опасности);

- обладает высокой технологичностью, заключающейся в исключении многотоннажных перевозок жидких смазочных добавок к объектам потребления.

Таблица 2Влияние состава смазочной порошковой добавки на технологические параметры бурового раствора№
составовВведена в исходный раствор, мас.%ρ, г/см³УВ, сПФ₃₀, см³Л, градусК_трКМЦСмазочной добавкиИсходный глинистый раствор1,032517150,2611-0,51,034810110,191-1,51,034018100,174-3,01,0332690,1560,20,51,034257,50,1300,21,51,0334470,1220,23,01,033246,80,1182-0,51,0340990,156-1,51,03367,58,50,148-3,01,033457,50,1300,20,51,032876,70,1160,21,51,032746,50,1130,23,01,032646,30,1093-0,51,0334780,139-1,51,03286,57,50,130-3,01,0326570,1220,20,51,032546,50,1130,21,51,032445,50,0950,23,01,0324350,0874 (прототип)-0,50,956017150,261-1,50,907217130,226-3,00,858017120,2080,20,51,026412110,1910,21,50,947612100,1740,23,00,80801290,1565 (прототип)-0,51,018016130,226-1,50,958516120,208-3,00,889016100,1910,20,50,858610,8110,1740,21,50,808910,890,1560,23,00,759010,080,139

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к буровым растворам на водной основе. Технический результат изобретения - повышение смазочных и противоприхватных свойств обрабатываемого заявляемой добавкой бурового раствора, исключение пенообразования раствора при одновременном улучшении его технологических параметров. Смазочная порошковая добавка для бурового раствора на водной основе содержит, мас.%: смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот и неионогенных ПАВ - Спринт 35-40, сульфированный битум 55-60, карбоксиметильный полимер, например КАМЦЕЛ ПА-1000, 3,8-4,2, лигносульфонатный полимер, например БРЕГ-2К, 0,5-0,8, пеногаситель, например нитрилтриметиленфосфоновая кислота НТФ, 0,30-0,35. 2 табл.

Смазочная порошковая добавка для бурового раствора на водной основе, включающая смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот и неионогенных ПАВ - Спринт и полимер, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит сульфированный битум, карбоксиметильный полимер, например, КАМЦЕЛ ПА-1000, пеногаситель, например, НТФ, а в качестве полимера содержит лигносульфонатный полимер, например, БРЕГ-2К при следующем содержании компонентов, мас.%:

Смесь натриевых солей жирных карбоновых  кислот и неионогенных ПАВ - Спринт35-40Сульфированный битум55-60Карбоксиметильный полимер,  например, КАМЦЕЛ ПА-10003,8-4,2Лигносульфонатный полимер,  например, БРЕГ-2К0,5-0,8Пеногаситель, например, НТФ0,30-0,35