Буровой раствор Советский патент 1984 года по МПК C09K7/02 

1 Изобретение относится к бурению скважин, в частности к составам буровых растворов для промывки скважин. Известен буровой раствор, содержащий в качества смазывающей добавки дистиллированное талловое масло l , Талловое масло обладает высокими антифрикционными свойствами, но дорого и дефицитно, находит применение в различных отраслях народного хозяйства. Известен буровой раствор с улучшенными смазочньми свойствами 2j имеющий слсдз щий состав мас.%: Глина10-15 Гидрофобизующая кремнийорганическая жидкость (этилсиликонат натрия)0,1-0,3 КЩ-6000,1-0,3 Натриевые соли смеси дикарбоновых кислот0,3-0,9 ВодаОстальное Такой раствор обладает хорошими смазочными свойствами только а усло виях пресной среды. Наиболее близким к предлагаемому является буровой раствор jsj, содер жащий глину, КМЦ-600, воду и смазоч ную добавку, в качестве которой используется СМДЦ-1, и имеющий еледующий состав, мас.%: Глина10-15 КМЦ-6000,5-1,5 СМАД-11-2 ВодаОстально Недостатком данного раствора является низкая зффективность при наличии солей капыщя. Цель изобретения - улучшение ,смазочных свойств раствора в уеловиях солевой агрессии. Поставленная цель достигается тем, что в бзФовом растворе, содер жащем глину, КМЦ-600, смазочную добавку и воду, в качестве смазочной добавки раствор содержит смесь дикарбоновых кислот с головной фра цией таллового масла и метил- или зтилсиликонатом натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас. Глина . 10-20 КМЦ-6000,2-1,0 Дикарбоновые кислоты0,06-0,19 Метил- или зтилсиликонат натрия0,19-0,56 Головная фракция таллового масла0,25-0,75 ВодаОстальное Дикарбоновые кислоты являются одами производства адипиновой лоты путем окисления циклогексаСостав и физико-химические свойа дикарбоновых кислот: Янтарная кислота, мас.%24,99 Глутаровая кислота, мас.% 50,20 Лдипиновая кислота, мас.% 23,52 Щавелевая кислота, мас.% 2,58-0,63 Азотная кислота, мас.% 3,02-0,69 Кислотное число, кг КОН г продукта Эфирное число Масло талловое легкое является овной фракцией от ректификации лового масла. Это побочный прот производства, применение коого ограничено, выпускается ласно ГОСТ 81-05-76. Основными понентами его являются олеиновая инолевая кислоты. Талловое масло кое нетоксично, биологически хоо разлагается. Состав и физико-химические свойа легкого таллового масла: Неомьшяемые кислоты,%25-35 Окисленные кислоты, %0,2-5,0 Смоляные кислоты, %3-5 %1рные кислоты,% в т.ч.:50-60 непредельные состава 78-79 предельные состава .С,4-С24 15-17,5 Кислотное число, 105-125 Число омыления, мг КОН 135-150 йодное число, 190-205 Метил- и этилсиликонат натрия представляют собой неограниченно растворимые в воде и этиловом спир те жидкости, ввптускаемые в виде спиртовых растворов под марками ГКЖ-11 и ГКЖ-10 (ИГРУ 6-02-271-63) Основные свойства ГКЖ-10 и ГКЖ-11: Плотность при 20°С, г/см 1,19+0,02 Содержание кремния,% Не менее 4 Щелочность (в пересчете на 15 .± 2 NaOH),% Содержание эти18 ± 2 лового спирта,% 30 ± 5 Сухой остаток,% Технология приготовления раство в лабораторных условиях следзпощая. Вначале готовят-смазочную добавку, которой обрабатьшают затем глинистый раствор, стабилизированный КМЦ-600, и перемепивают в течение 30 мин в мешалке типа ЛМ. Смазочнзпо добавку готовят следующим образом. Дикарбоновые кисло в количестве 12,5% помещают в стак и при перемешивании палочкой добав ляют порциями метил- или этилсиликонат натрия в количестве 37,5%,за тем также при перемешивании постепенно добавляют легкое талловое ма ло в количестве 50%, перемешивание ведут до получения однородной масс при 20°С в течение 15-30 мин. В результате взаимодействия сме дикарбоновых кислот и легкого таллового масла с метил- или этилсили конатом натрия образуется ряд соединений: натриевые соли дикарбонов и жирных кислот, сложные эфиры эти кислот, этиловый спирт и др. Продукт взаимодействия смеси ди карбоновых кислот и легкого таллов го масла с метил- или этилсиликона том натрия имеет следующий физикохимический состав: Кислотное число, мг КОН ДО 6 г продукта 44 рН 1%-ного водного раствора Кремний, % Этиловый спирт, % Соли жирных кислот,% Соли дикарбоновых кислот, % Температура застыванияВ табл.1 приведены технологические параметры 1)астворов с различным содержанием ингредиентов в минерализованной среде. При згвеличенни содержания смазочной добавки до 1% наблюдается снижение коэффициента трения с 0,50 до 0,25. Дальнейшее увеличение содержания смазочной добавки приводит к увеличению коэффициента трения с 0,25 до, 0,40. Содержание смазочной добавки порядка 1% является наиболее оптимальньо4. В табл.2 приведены технологические параметры известного и предлагаемого буровых растворов в условиях минерализации 5 % NaCI и среде пластовой сеноманской воды, имеющей общую минерализацию 19, и состав ионов, мг/л: CI . 11857,00 SP4Не обнаружено НС(Г,62,83 СО, Не обнаружено К 32/00 Na 7000,00 Mg 111,78 Са 647,29 Сравнение смазочных свойств по казывает, что коэффициент трения предлагаемого раствора имеет меньшие значения, чем известного, как в условиях хлорнатриевой, так и в условиях хлоркальциевой минералгазации. Остальные параметры растворов имеют близкие значения. Совместное использование динар- боновых кислот и таллового масла егкого, омыленных метил- или этил- и.пиконатами натрия, позволяет поучить объемньй комбинированный смазочный слой на трущихся поверхносях: при трений в результате разлоения алкилсиликонатов натрия за чет кремния образуется поверхностый слой очень высокой твердости, котором плоско адсорбируются моекулы дикарбоновых кислот, образуя

высоко конденсированную прочную пленку, на которой располагаются молекулы жирных кислот легкого таллового масла, образуя полимолекулярные слои в результате попимолекулярной адсорбции, что обеспечивает большую стойкость долотной стали к усталостному износу при применении предлагаемого бурового раствора (табл.3).

БУРОВОЙ РАСТВОР, содержащий глину, КМЦ-600, смазочную добавку и воду, отличающийс я тем, что, с целью улучшения его смазочных свойств в условиях солевой агрессии, в качестве смазочной добавки он содержит - смесь дикарбоновых кислот с головной фракцией таллового масла и метил- или этилсиликонатом натрия, причем компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%: 10-20 Глина КМЦ-600 0,2-1,0 Дикарбоновые1 0,06-0,19 кислоты Метил- или этилсиликонат 0,19-0,56 натрия Головная фракция таллового 0,25-0,75 масла Вода Остальное СО 00 со 4

89,3 + 3% NaCI + 10% глины -i+ 0,2% КМЦ-600 + 0,5% смаз. добавки

77,5% + 3% NaCI + 20% глины +

4 1% КМЦ-600 + 1,5% смаз. добавки

83,4% + 3% NaCI + 15% глины

+ 0,6% КМЦ-600 + 1% смаз.добавки

69,3 H,jO + ЭХ NaCI + 10% глины +

« 0,2% КМЦ-600 + 0,52 смаэ. добавки

77,5% + 3% NaCI + 20% глины +

4- 1% КМЦ-600 + 1,5% смаз. добявкн

83,4% НО + 3% NaCI + 15% глины +

0,6% 1МЦ-600 1% смаз.добавки

Таблица 1

0,48/1,19

12 0,32/2,27 0,32/0,32

Продолжение табл.1

0,5 0,25

0,4

1131894

10 -Таблица 3