Смазочная,противоизносная и сероводороднейтрализующая добавка к буровым растворам на водной основе Советский патент 1984 года по МПК C09K7/06 

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

Известно применение в качестве смазочной и противоизносной добавки к буровым растворам остаточного продукта производства А,4-диметилдиокса на-1,3 (реагент Т-66) в количестве 0,8-1,2% от объема бурового раствора ij,

. Недостатком этой добавки являются ее сравнительно низкие смазочные и противоизносные свойства в условиях минеральной и сероводородной агрессии.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является исполь зование сульфонола в качестве смазочной добавки к буровым растворам на водной основе 21 .

Недостатками известной добавки являются ее недостаточно высокие смазочные, противоизносные и сероводороднейтрализующне свойства.

Целью изобретения является повышение смазочных, противоизносных и сероводороднейтрализующих свойств буровых растворов на водной основе.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве смазочной противоизносной и. сероводороднейтрализующей добавки к буровым растворам на водной основе применяют металлилсульфонат натрия.

Структурная формула металлилсульфоната натрия

Cfig C-CH SOjNa CHj

Эмпирическая формула C«H SO«Na.

Металлилсульфонат натрия выпускается по ТУ-6-01-03-47-82 и используется в качестве сополимера при синтезе волокна Митрон.

Метап;тилсульфонат натрия представляет собой тоякодисперсный порошок белого цэета хорошо.растворимый в воде кезоксичный.

Обработку промывочной жидкости осуществляют непосредственным введением кеталлилсульфоната натрия в циркулкрующ1 й через скважину буровой раствср, Расх&д добавки 0,3-0,8 мае. от объема бурового раствора.

В лабораторных условиях производюш обработку различных типов буровых растворов на водной основе на278932

стоящей добавкой. Для испытаний взя-, ты три типа буровых растворов: .

1)Пример 1 - пресный глинистый раствор состава, %: глина 20; карбоксиметилцеллюлоза 1; вода остальное;

2)Пример 2 - минерализованный глинистый раствор состава, %: глина 20; карбоксиметилцеллюлоза 1; вода остальное; 2) Пример 2 - минерализоIQ ванный глинистый раствор состав:

глина 20; карбокриметилцеллюлоза 1,5; хлористый .натрий 10; хлористый кальций 1; вода остальное; 3) Пример 3 техническая вода.

Указанные буровые растворы обрабатывали введением предлагаемой добавки при перемешивании. Затем замеряли технологические параметры, смазочные и противоизносные свойст20 ва, а также нейтрализующую способность по отношению к сероводороду. Результаты опытов приведены в табл.1.

Оценка смазочных и противоизносных свойств производилась с помощью

25 прибора Тимкена. Методика работы на данном приборе предусматривает определение величины силы тока, которая пропорциональна коэффициенту трения при взаимодействии под определенной нагрузкой металлической пары (вращающегося кольца и неподвижной призмы) в среде испытуемого раствора - чем меньше сила тока (коэффициент трения), тем лучше смазочные свойства бурового раствора.

5 Противоизносные свойства оценивались по величине площади пятна износа, образуемого на грани стальной призмы в результате ее контакта с вращающимся кольцом. Площадь пят0 на, износа определялась с помощью микроскопа, имеющего, окуляр с делительной линейкой. /

Определение поглотительной способности производилось согласно извест ной методике йодометрического химического анализа.

Из данных, приведенных в табл. 1, видно, что Металлилсульфонат натрия придает буровым растворам высокие

0 смазочные, противоизносные и сероводороднейтрализующие свойства.

В табл. 2 приведены составы буровых растворов, стабилизированных КМЦ и содержащих предлагаемую добав5 ку и сульфонол (известную).

Состав 1 содержит предлагаемую смазочную добавку в концентрации, меньше заявляемых значений, а состав 5 - больше заявляемых значений (0,3-0,8%).

Втабл. 3 представлены результаты проведенных исследований:составов, указанных в табл. 2,

Таким образом, составы бурового раствора с предлагаемой добавкой, обладают, по сравнению с сульфонолом более качественными технологическими параметрами, т.е. низкими значениями показателя фильтрации и статического напряжения сдвига (СНС), лучшими смазочными и противоизносными свойствами .

Предлагаемая добавка хорошо нейтрализует сероводород (обеспечивает высокую поглотительную способность), в то время к)ак состав с известной практически не поглощает сероводород

Добавка металлилсульфоната натрия не вызывает вспенивания бурового раствора, в то время как алкиларилсульфонат натрия (сульфонол) вызывает вспенивание при концентрации более 0,5%.

Если концентрация предлагаемой смазочной добавки меньше 0,3 мас;% (состав 1), существенно ухудшаются смазочные, противоизносные и нейтрализующие свойства раствора. Если же концентрация ее больше 0,8 мас.%, (состав 5), перечисленныепоказатели улучшаются незначительно, но резко возрастают,вязкость и статическое напряжение сдвига раствора.

В табл. 4 представлены результаты аналогичных исследований при введении в составы, приведенные в табл.1, минеральных солей (хлористого натрия и хлористого кальция). Как-следует из данных табл. 4, предлагаемая смазочная добавка солестойкая и поэтому растворы практически не изменяют своих свойств. Введение солей в ссульфонолом вызывает ухзодшение его параметров (состав.6), что связано с несолестойкостью алкиларилсульфоната натрия (сульфонола).

В табл. 5 представлены данные исследований смазочной, противоизносной и нейтрализунлцей способности при введении предлагаемой смазочной до-. банки в техническую воду (опыты 1-5), а также известной смазочной добавки (опыт 6).

Как следует из табл. 5, введение предлагаемой смазочной добавки в техническую воду в заявляемых концентрациях (опыты 2-4) обеспечивает воде хорошие смазочные, противоизносные и нейтрализующие.свойства. При концентрации доб.авки, меньшей заявляемых значений (опыт 1), данные параметры ухудшаются, а при большей концентрации (опыт 5).улучшаются незначительно.

При введении в техническую воду известной добавки (опыт 6) перечисленные показатели существенно хуже, чем при введении предлагаемой в количестве 0,3-0,8 мас.%.

т-ООin

ООO Г-J

О О сч t

чОCNгONСТ1С- 1vO

о

о -- -о

о

Применение неталлилсульфоната натрия в качестве смазочной, противоизносной и сероводороднейтрапизукщей добавки к буровым растворам на водной основе.

оо о

ооШ -CNJОГ - CNIег.

.«s%М ч««,44М«

гд Ы сч| см con (N

CM r OO чО OS

CNCMCN CMCNГОIII

чОvD

---CMCNCN

ГО

n

о

СО r-j

CN

Cvl

ОО 0

Ш О ОО

О

r I

en

1Л

CO

m

u-1

CO

ft.

«s

«Ч

f

о

о

о О

о

О

0,5

.1,0518

1,0519

1,1224

1,1828

1,1839

1,1229

Таблица2

0,1

Остальноепараметры буровых растворов