Антифрикционная добавка к буровым растворам на водной основе Советский патент 1983 года по МПК C09K7/02 

ел ю ел

со. со Изобретение относится к буровым растворам, применяемым при бурении скважин на твердые, жидкие и газообразные полезные ископаемые. Известны буровие растворьл, содержацие поверхностно-активные, антифри ционные и антивибрационные добавки. Так, известно применение в качестве антивибрационной добавки к водным бу ровым растворам кожевенной эмульсион ной пасты кожпастол l. Недостатком кожпастола является то, что, улуч1аая антивибрационные и антифрикционные свойства буровых растворов,они незначительно уменьшае поверхностйое натяжение на границе жидкость-твердое тело, а значит мало влияет на снижение энергоемкости про цесса разрушения горных пород, что снижает эффект от ее применения. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату является антифрикционная добавка к .буровым растворам на водной основе - сульфатное мыло,. Которое позволяет улучшить не только антифрикционные свойства буровых растворов, но и значительно снизить пбверхностное натяжение, что обеспечивает рост рроизводительности показателей С2 J. Недостатком этой добавки является то, что действие сульфатного мыла значительно снижается при наличии в разрезе пород, содержащих минерализо ванные воды высокой жесткости. Так, при жесткости вод более 4 мг-экв/л Происходит разрушение сульфатного Mfcina, что приводит к ухудшению и да:же к утрачиванию технологических свойств буровых растворов,обеспе- чиваюадих рост производственных показателей. Кроме того, наличие в сульфатном г/1ыле сернистых соединений при дает ему стойкий неприятный запах, ухудшающий санитарно-гигиенические условия труда, что сдерживает его более широкое применение. Цель изобретения - повышение солестойкости антифрикционной добавки при одновременном снижении коэффициевта трения растворов. Поставленная цель достигается тем, что антифрикционная добавка к буровым растворам на водной основе, содержащая поверхностно-активное вещество, до11олнительно содержит политетрафторэтилен, а в качестве поверхностно-активного вещества суль фонол или оксиэтилированный алкилфенол в соотношении 1:1-1:2. Ионогенные поверхностно-активные вещества (сульфонол I обеспечивают буровым растворам низкое поверхностное натяжение (до .30 и высокую смазочную способность (0,11 при вод до 4 мг-экв/л. Увеличе ние жесткости более 4 мг-экв/л приводит к потере этих свойств. Для условий бурения, где в разрезе встречаются подземные воды с жесткостью более 4 мг-экв/л следует применять неионогённые поверхностно-активные вещества (ОП-10), которые обеспечивают снижение поверхностного натяжения до 30 мДж/м и улучшение смазочной способности до 0,11 , а также стабильность эг льсионной промывочной жидкости при жесткости вод значительно большей 4 мг-акв/л. При низких и средних контактных нагрузках трущихся пар (до 400 кг/ следует применять порошок политетрафторэтилена - фторопласт-4. При значительных контактных нагрузках ( более 400 кГ происходит спекание фторопласта- 4 и как следствие потеря технологических свойств бурового р-аствора. Для бурения глубоких скважкн, где имеют место значительные контактные нагрузки, следует применять фторопласт-4д, выпускаемый в виде эмульсионного фторопласта, равномерно распределенного в ацетальном полимере.. На,стоящая антифрикционная добавка вводится в буровой раствор в количестве 0,5-2,0 вес.% после предварительного смешения ПАВ и фторопласта. Увеличенное содержание ПЛВ в смеси следует применять при обработке бурового раствора, приготовленного на минерализованных водах или при наличии поливалентной агрессии. Эффективность действия настоящей антифрикционной добавки оценивалась в лабораторных условиях. Поверхностное натяжение измеряли сталагмометрическим способом. Коэффициент трения определяли на мгииине трення при скольжении стального прямоугольного штабика по шлифованной пластинке горной породы {песчаник ). CтaJIЬнoй штабик закрепляли в гнезде шпинделя, который имеет возможность свободно перемещаться в вертикальном направлении. На шпиндель одевали грузы. Образец горной породы закрепляли в роторе, приводимом во вращение от электродвигателя с редуктором. Исследуемый буровой раствор подавали в зону трения при помощи шланга из емкости. Коэффициент трения рассчитывали по полученным значениям момента трения, веса груза и радиуса трения. Результаты исследований приведены в табл.1,из которой видно, что предлагаемая антифрикционная добавка позволяет получить по сравнению с сульфатным MJJ1OM коэффициент трения ниже в 1,6-1,7 раза, а поверхностное «этяжение - меньше на 3,2-3,6 мДж/м,

В табл.2 приводятся свойства буровых растворов с антифрикционными добавками.

Применение предлагаемой антифриКг ционной добавки позволит значительно повысить эффективность бурения за счет адсорбционного понижения проч-г ности горных пород и применений форсированных режимов повышения частоты вращения и улучшения условий передачи осевой нагрузки J. Кроме того,

применение добавки обеспечит снижени.и износа бурового инструмента. При этом повышаются технико-экономические по- , каэатели бурения: механическая скорость на 20-25%, Проходка за рейс на

25%, проходка на коронку на 35-40%.

Повышение п1 оизводственных показателей и снижение износа бурового инструмента приводят к снижению стоимости лдного метра бурения на 1,52,0 руб.

CO

tS (N

VO N

00 о

rs

oo

tN

CN

N

D (N

lO ,4

Ю гЧ

rH О

ГО

ГЧ

О

n

о

о

АНТИФРИЩИОН-НАЯ ДОБАВКА К БУРОВЫМ РАСТВОРА14 НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ, (Содержащая поверхностно-активное вещество, отличающаяся тем, .что, с целью повышения ее солестой- кости при одновременном снижении коэффициента трения растворов, до.бавка дополнительно содержит политетрафторэтилен, а в качестве поверхностно-активного вещества сульфонол или оксиэтилированный алкилфенол в соотношении 1:1 - 1:2. КЛ

00

CTi

«:r

О

n (N

n

00

00

to

CTl

«л

СП N

(Ч

O

О

ri

о N

(Л

n

n

tN

ГО

ri