СМАЗОЧНАЯ ДОБАВКА ДЛЯ БУРОВОГО РАСТВОРА Российский патент 2006 года по МПК C09K8/35 

Изобретение относится к области бурения наклонно-направленных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин, а именно к смазочным добавкам к буровым растворам на водной основе.

Известна смазочная добавка для бурового раствора на водной основе, представляющая смесь продуктов конденсации кубовых остатков синтетических жирных кислот фракции С_20-26, моноэтаноламина и оксиэтилированных алкилфенолов, взятых в соотношении 5:1:3 в количестве 0,4-10% от объема раствора, см. SU Авторское свидетельство №1044625, МПК7 С 09 К 7/02, 1983.

Недостатками известной смазочной добавки являются недостаточные смазочные и противоизносные свойства бурового раствора, особенно при высоких удельных нагрузках, а следовательно, и высокий коэффициент трения, а также высокая вспенивающая способность.

Известна смазочная добавка для бурового раствора на водной основе, содержащая легкое талловое масло и полигликоль, мас.%:

легкое талловое масло40-60полигликоль60-40,

см. RU Патент №2142978, МПК7 С 09 К 7/02, 1999.

Недостатками этой смазочной добавки являются большой расход реагента, низкие смазочная и противоизносные свойства бурового раствора.

Наиболее близкой по технической сущности является смазочная добавка для бурового раствора, содержащая легкое талловое масло, оксиэтилированные алкилфенолы - С₉Н₁₉С₆Н₄О(С₂Н₄)₁₀ОН, триэтаноламин и растворитель - пентамер пропилена, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

легкое талловое масло35-55оксиэтилированные алкилфенолы С₉Н₁₉С₆Н₄О(С₂Н₄)₁₀ОН5-10триэтаноламин5-10растворитель - пентамер пропилена35-55,

см. RU Патент №2197511, МПК7 С 09 К 7/02, 2003.

Недостатками смазочной добавки являются недостаточное снижение коэффициента трения, повышенный расход реагента.

Задачей изобретения является снижение коэффициента трения при снижении расхода и расширении области применения смазочной добавки в глинистых, крахмальных и биополимерных буровых растворах.

Техническая задача решается тем, что смазочная добавка для бурового раствора, содержащая талловое масло, оксиэтилированные алкилфенолы и растворитель, в качестве таллового масла содержит сырое талловое масло, в качестве растворителя - керосин или дизельное топливо, или их смесь и дополнительно содержит алкилдиметиламмоний хлорид, алкилсиликонаты натрия и полиметилсилоксан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

сырое талловое масло40-60оксиэтилированные алкилфенолы С₉Н₁₉С₆Н₄О(С₂Н₄)₁₀ОН10-20алкилдиметиламмоний хлорид1-5алкилсиликонаты натрия5-10полиметилсилоксан1-5керосин или дизельное топливо, или их смесьостальное,

что позволяет повысить эффективность пресных и минерализованных буровых растворов снижением коэффициента трения при меньшем расходе смазочной добавки и расширить использование ее в области водных буровых растворов.

Характеристика веществ, используемых в составе заявляемой смазочной добавки:

Исходный глинистый буровой раствор из куганакского глинопорошка содержит кальцинированную соду, карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ-600), конденсированную сульфит спиртовую барду (КССБ). В приготовленный раствор вводят смазочную добавку.

Исходный минерализованный крахмальный буровой раствор содержит диаммонийфосфат и хлористый кальций. В приготовленный раствор вводят смазочную добавку.

Исходный биополимерный буровой раствор содержит ксантановую смолу и мел. В приготовленный раствор вводят смазочную добавку.

Сырое талловое масло - побочный продукт производства целлюлозы сульфатным способом, в состав которого входят алифатические и циклические жирные кислоты С₁₇-С₁₈, а также окисленные соединения и неомыленные вещества. Выпускается в промышленности по ТУ 18-0281078-119-89;

Оксиэтилированные алкилфенолы - С₉Н₁₉С₆Н₄О(С₂Н₄)₁₀ОН, см. А.А.Абрамзон. "Поверхностно-активные вещества", Справочник, Ленинград, Химия, 1979, с.305.

Алкилсиликонаты натрия - гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость, представляющая собой водорастворимый полимер со степенью полимеризации 2-10. Массовая доля сухого остатка не менее 25%, выпускается по ТУ 6-00-0491277-191-97, см. В.А.Воробьев, Р.А.Андрианов. Технология полимеров, Москва, 1971, с.264.

Полиметилсилоксан - кремнеорганическая жидкость, представляющая собой линейный полимер, нерастворимый в воде и обладающий высокой гидрофобностью, см. Я.А.Рязанов "Справочник по буровым растворам", Москва, Недра, 1979, с.97.

Алкилдиметиламмоний хлорид (Катапав АБ) относится к катионным ПАВ и представляет собой 50% водный раствор. Выпускается по ТУ 9392-003-48482528-99, см. Я.М.Рязанов, Справочник по буровым растворам. Москва, Недра, 1979, с.114.

В качестве растворителя состав добавки содержит керосин по ГОСТ 10227-86 или дизельное топливо по ГОСТ 305-82, или их смесь.

Смазочную добавку для бурового раствора готовят путем смешения сырого таллового масла, оксиэтилированных алкилфенолов, алкилсиликонатов натрия, полиметилсилоксана, алкилдиметиламмония хлорида и растворителя керосина или дизельного топлива, или их смеси в указанных соотношениях.

Данные по составу смазочной добавки, температура замерзания и снижение коэффициента трения приведены в таблице 1.

Таблица 1Состав смазочной добавки, мас.%Примеры для глинистого бурового раствора с использованием добавки в количестве 0,7%Примеры для глинистого бурового раствора с использованием добавки в количестве 0,3%123456789Сырое талловое масло405060555540506055Оксиэтилированные алкилфенолы С₉Н₁₉С₆Н₄О(С₂Н₄)₁₀ОН201510101020151010Алкилдиметиламмоний хлорид531125313Алкилсиликонаты натрия551010555510Полиметилсилоксан531325313Керосин252418  252423 Дизельное топливо   21     Смесь керосина и дизельного топлива в соотношении 1:1    26   19Температура замерзания смазочной добавки, °С-29-28-26-18-25-29-28-26-25Снижение коэффициента трения, %859087899063646565

Таблица 2
Сравнительный анализ эффективности смазочной добавкиНаименование исходного бурового водного раствора + смазочная добавкаСнижение водоотдачи, см³/30 минСнижение плотности раствора, кг/м³Снижение коэффициента трения, ΔК_тр, %,Глинистый раствор + 0,7% добавки0,5-1,02090Минерализованный крахмальный раствор + 0,7% добавки0,5-1,01086Биополимерный раствор + 0,7% добавки0,5-1,02076По прототипу: Глинистый раствор + 1,0% добавки-2072-82,6

Снижение водоотдачи (фильтрации) определяли на приборе ВМ-6 ГОСТ 25796.2-83 при комнатной температуре и перепаде давления 1 кг/см². Водоотдача характеризует объем фильтрата, отделившегося от бурового раствора за 30 минут при пропускании раствора через бумажный фильтр диаметром 75 мм.

Пенообразующая активность определялась по разности плотностей исходного бурового раствора и бурового раствора с добавкой смазки после перемешивания перфорированной мешалкой со скоростью 3000 об/мин в течение 3 минут.

Эффективность смазочной добавки оценивали по стандарту Американского нефтяного института на приборе Lubricity Tester фирмы OFITE путем определения коэффициента трения (К_тр) пары "металл-металл". ΔК_тр - величина снижения коэффициента трения бурового раствора при наличии смазочной добавки.

Заявляемая смазочная добавка проявляет высокие поверхностно-активные свойства, влияющие на сохранение коллекторских свойств разбуриваемых углеводородных залежей, путем снижения межфазного натяжения фильтрата бурового раствора на границе с углеводородами. При увеличении концентрации добавки с 0,125 до 1% межфазное натяжение раствора CaCl₂ (конц.17%) снижается с 71,56 эрг/см² (исходный раствор) до 27,068 эрг/см (конц. смазки 1%), т.е. более чем в 2,5 раза. Увеличение концентрации более 1,0% практически не влияет на уменьшение поверхностного натяжения водных растворов. Данные приведены в таблице 3.

Таблица 3
Данные поверхностного натяжения заявляемой добавки в минерализованной водеС, %10,70,50,250,1250 эрг/см²27,6827,8128,9234,535,9771,56

- поверхностное натяжение;

С - концентрация смазки в 17% водном растворе CaCl₂.

Использование смазочной добавки, содержащей совокупность указанных выше компонентов в предложенном количественном соотношении, позволяет улучшить эксплуатационные свойства буровых растворов, а именно:

- придает буровому раствору повышенные смазочные свойства;

- придает буровому раствору гидрофобизирующую активность и снижает водоотдачу;

- позволяет использовать смазку для пресных и минерализованных буровых растворов на водной основе;

- не создает проблем дозирования при низкотемпературных атмосферных условиях, имея температуру застывания не выше минус 25°С, разогрев паром не ухудшает качество смазки;

- в силу поверхностной активности смазки в поровом пространстве коллектора предотвращается образование блокирующих водонефтяных эмульсий.

Заявляемая смазочная добавка для бурового раствора имеет Сертификат соответствия №ТЭК RU.XП06.H00785 и Технические условия -ТУ 2415-002-23336470-2002 "СмаД-АСН".

Таким образом, заявляемая смазочная добавка, обладая улучшенными эксплуатационными свойствами, снижает коэффициент трения при меньшем расходе смазочной добавки и расширяет сферу применения смазочной добавки в области водных буровых растворов.

"СмаД-АСН" прошла испытания в промышленных условиях и зарекомендовала себя как эффективная смазочная добавка для бурового раствора.

Изобретение относится к области бурения наклонно-направленных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин, а именно к смазочным добавкам к буровым растворам на водной основе. Техническим результатом изобретения является снижение коэффициента трения при снижении расхода и расширении области применения смазочной добавки в глинистых, крахмальных и биополимерных буровых растворах. Смазочная добавка для бурового раствора, содержащая талловое масло, оксиэтилированные алкилфенолы и растворитель, в качестве таллового масла содержит сырое талловое масло, в качестве растворителя - керосин или дизельное топливо, или их смесь и дополнительно содержит алкилдиметиламмоний хлорид, алкилсиликонаты натрия и полиметилсилоксан при следующем соотношении компонентов, мас.%: сырое талловое масло 40-60, оксиэтилированные алкилфенолы 10-20, алкилдиметиламмоний хлорид 1-5, алкилсиликонаты натрия 5-10, полиметилсилоксан 1-5, керосин или дизельное топливо, или их смесь - остальное. 3 табл.

Смазочная добавка для бурового раствора, содержащая талловое масло, оксиэтилированные алкилфенолы и растворитель, отличающаяся тем, что в качестве таллового масла она содержит сырое талловое масло, в качестве растворителя - керосин, или дизельное топливо, или их смесь и дополнительно содержит алкилдиметиламмоний хлорид, алкилсиликонаты натрия и полиметилсилоксан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сырое талловое масло40-60Оксиэтилированные алкилфенолы С₉Н₁₉С₆Н₄О(С₂Н₄)₁₀ОН10-20Алкилдиметиламмоний хлорид1-5Алкилсиликонаты натрия5-10Полиметилсилоксан1-5Керосин или дизельное топливо или их смесьОстальное