Смазка для герметизации резьбовых соединений Советский патент 1992 года по МПК C10M169/04 C10M145/40 C10M145/40 C10M117/02 C10M149/18 C10N40/34 

Изобретение относится к нефтяной промышленности к эксплуатационным смазкам, в частности к смазкам для герметизации резьбового соединения обсадных труб.

Известен герметмк для уплотнения резьбовых соединений труб, состоящий из эпоксидной смолы и смеси органических и неорганических наполнителей,

Известна также смазка для герметизации резьбовых соединений, содержащая алюминевую пудру, жидкое стекло и графитовый порошок. Смазка щеткой наносится на резьбовую поверхность и сушится в естественных условиях 16-24 ч.

Наиболее близким к изобретению по сущности и достигаемому рэзлуьтату язля- ется мыльна пластичная смазка, например солидол жировой или смазка графитная - YCcA.

Недостатком известных составов для герметизации резьбовых соединений являются низкие герметизирующие свойства.

Цель изобретения - повышение герметичности соединений оОсадных труб

Для достижения указанной цели используют углеводородную смазку из мыльной пластичной смазки, например солидола жирового или смазки графитной - YCcA к подобных в смеси с гранулированным поли- акриламидом (ПАА) или арбоксмметилцел- люлозой (КМЦ, серогель) при следующем соотношении компонентов, шс.%:

полмакриламид или карбоксиметилцел- люлоза 0-30

мыльная пластичная смазка 70-80

Полизкриламид представляет собой продукт полимеризации акриламида. Гранулированный ПАА представляет собой частицы неоднородной крупности диаметром 3-7 мм от беловато-зеленого до слабо-коричне- аого цвета с молекулярной массой (3-5) 10$ с содержанием основного вещества не менее 43%, получают известковым или аммиачным способами до ТУ 6-16-15-7-78.

Структурная фоомула ПАА:

снгсн- п

OCNHj

Предел термостойкости ПАА равен 180°С. Плотность ПАА находится э пределах 1,08- 1,12 г/см3.

(Л

С

М

&

4 Ы

Карбоксиметилцеллюлозэ (КМЦ, серо- гель) представляет собой натриевую соль целлюлозогликолевой кислоты, получаемую при взаимодействии щелочной целлюлозы с монохлорацетатом натрия или монохлорук- сусной кислотой, хорошо растворима в воде. Общая структурная формула КМЦ

СбН702/ОН/з-х OCH2COONa x

Предел термостойкости КМЦ равен +160°С.

КМЦ - мелкозернистое, порошкообразное или волокнистое вещество белого или кремового цвета плотностью 1,59-1,70 г/см3, имеющее влажность не более 10- 15%,

Смазка, солидол жировой. Технические условия ГОСТ 1033-79. Смазка солидол Ж работоспособна от минус 20 до плюс 65°С. В зависимости от условий применения существуют две марки смазки:

-солидол Ж -для заправки в разбираемые узлы трения, работающие при температурах от минус 50 до плюс 65°С и для заправки узлов трения при помощи ручных солидолонагнетателей при температуре до минус 20°С;

- пресс-солидол Ж -для заправки узлов трения при помощи ручных солиодолонаг- нетателей при температуре ниже минус 20°С.

Состав смазки:

Солидол жировой изготовляют из выщелоченного индустриального масла марки 20В или индустриального масла общего назначения ГОСТ 20799-75 марки I/I20A, или смеси выщелоченных масел марок 20В и 40В, или смеси индустриальных масел по ГОСТ 20755-75 марок И-20А и И-40А с кинематической вязкостью при 50°С 18-33 сСТ, загущением гидратированными кальциевыми маслами жирных кислот, входящих в состав естественных жиров хлопкового масла, соломаса и других).

По физико-химическим показателям смазка должна соответствовать требованиям и нормам, указанным в табл, 1.

Смазка графитная (YCcA), Технические условия ГОСТ 3333-80.

Графитная смазка (смазка YCcA) предназначена для смазывания грубых тяжело- нагруженных механизмов (открытых шестеренчатых передач), резьбовых соединений ходовых винтов, домкратов, рессор и др.), температурный интервал применения от минус 20а до плюс 60°С. Состав смазки: массовая доля, %. Кальциевое мыло, приготовленное из синтетических жирных кислот (фракция Сао и выше с добавлением фракции (), выделенных из продуктов окисления парафина и петролатума 110-130 мг на 1 г, кислотное число окисленного петролатума не менее 55 мг. КОН на 1 г), 12

- Графит марки ГС-4 по ГОСТ 8295-73

Ю±1

- Масло цилиндровое 11 или масло Львовского НПЗ из анастасьевской нефти до 100%

По физико-химическим показателям смазка должна соответствовать требованиям и нормам, указанным в табл, 2.

Предлагаемая смазка готовится,следующим образом. В емкость 50-100 дм3 набирается деревянной лопатой 30 кг мыльная пластичная смазка, например солидол жировой или смазка графитная - YCcA, затем при непрерывном перемешивании в течение 15-20 мин засыпается вручную гранулированный полиаркиламид или КМЦ (серогель) в количестве 20-30 мае. % от массы мыльной пластичной смазки.

В зимнее время приготовление смазки необходимо вести в теплом помещении при

температуре не ниже 20°С для облегчения перемешивания. Допускается разогрев смазки до 77°С (температура каплепадения для смазки графитной) и до 75°С (температура каплепадения солидола жирового).

Смазка может готовиться как непосредственно перед спуском колонны, так и заранее в пределах срока хранения каждого из компонентов (5 лет по ГОСТ 3333-60).

Смазка наносится щеткой на резьбовую

поверхность муфт перед непосредственным свинчиванием обсадных труб. Предлагаемая и известная смазка опробована для гер- метизации резьбовых соединений обсадных труб размером 146 х 7 мм группы

прочности Д,

Принцип действия предложенной герметизирующей смазки заключается в следующем. В случае перетока продавочной жидкости по резьбовой части обсадной колонны в процессе цементирования скважины вода или глинистый раствор, представляющие продавочную жидкость, входят в контакт со смазкой, в результате чего гранулированный ПАА или КМЦ (серогель), входящие в состав смазки, за счет гелеобразования увеличиваются в размерах (обьеме) и закупоривают (герметизируют) зазор в резьбовой части соединения обсадных труб. Вместо ПАА в качестве наполни

теля в мыльной пластичной смазке может быть использован КМЦ или его аналог - серогель.

Недопустимо применение предложенной смазки для герметизации резьбовых соединений бурильных труб, так как при свинчивании из-за выделения тепла от трения полимерное вещество оплавляется, что затрудняет последующий отворот этих труб.

Оценку качества смазки производили по герметичности - путем гидравлических испытаний на давление 12 МПа. Результаты гидравлических испытаний приведены в табл. 3.

Пример Скважина № 6091 место- рождения Узень пробурена до 1396 м. В скважину спущена эксплуатационная колонна диаметром 146 мм марки Д на глубину 1390 м. Кольцо Стоп установлено на глубине 1380 м. В процессе спуска колонны смазывали муфтовую четь соединения смазкой солидол Ж, в который добавляли 20 мас.% гранулированного полиакриламида (ПАА). В процессе опрессовки колонна герметична. Доход геофизических приборов (АКЦ-4) составил 1372 м. Скважину перфорировали без предварительной очистки забоя.

П р и м е р 2. Скважина № 5824 месторождения Узень пробурена до 1382 м. В скважину спущена эксплуатационная колонна 168 мм х 1380 м марки Д7. Кольцо Стоп установлено на глубине 1370 м. В процессе спуска колонны смазывали муфтовую часть соединительной резьбы смазкой солидол Ж, в который добавили 30 мас.% гранулированного ПАА. В процессе опрессовки колонны на 9,0 МПа колонна герметична. Доход АКЦ-4 составил 1365 м. Скважина перфорирована без предвари- тельной очистки забоя,

П р и м е р 3. Скважина № 5826 месторождения Узень пробурена до глубины 1385 м. В скважину спущена эксплуатационная колонна 168ммх 1380м.-Д7. Кольцо Стоп установлено на глубине 1370 м. В процессе спуска колонны смазывали муфтовую часть соединительной резьбы графитной смазкой (YCcA), в которую добавляли 20 мас.% гранулированного ПАА. В процессе опрессов- ки колонна герметична. Доход АКЦ-4 составил 1370 м. Скважина перфорирована без предварительной очистки забоя.

Примечание. АКЦ-4 - геофизический прибор акустического каротажа цементного камня.

П р и м е р 4. Скважина № 5827 месторождения Узень пробурена до глубины 1374 м. В скважину спущена эксплуатационная колонна 168 мм х 1370 м Д7. Кольцо Стоп установлено на глубине 1360 м. В процессе спуска колонны смазывали муфтовую часть соединительной резьбы графитной смазкой (YCcA), в которую добавляли 30 мас,% гранулированного ПАА. В процессе опрессовки колонна герметична. Доход АКЦ-4 составил 1358 м. Скважина перфорирована без предварительной очистки забоя.

П р и м е р 5. Контрольная скважина №. 5850 месторождения Узень пробурена до 1385 м. В скважину спущена эксплуатационная колонна 168 мм х 1380 м Д7. Кольцо Стоп установлено на глубине 1370 м. В процессе спуска колонны смазывали муфтовую часть соединительной резьбы солидолом Ж. Доход АКЦ-4 составил 1370 м. В процессе опрессовки на 9,0 МПа колонна оказалась негерметичной. На ликвидацию негерметичности затрачено 4 суток.

Примерб. Контрольная скважина № 5415 месторождения Узень пробурена до глубины 1288 м. В скважину спущена эксплуатационная колонна 168ммх 1285м. Д7. Кольцо Стоп установлено на глубине 1275 м. В процессе спуска колонны смазывали муфтовую часть соединительной резьбы графитной смазкой (YCcA) Доход АКЦ-4 составил 1346 м, в результате чего пришлось разбуривать цемент внутри обсадной колонны в интервале 1346-1275 м (31 м). В процессе опрессовки на 9,0 МПа колонна оказалась негерметичной. Потери времени на ликвидацию брака в работе составили 7 суток, при STOM дополнительные затраты составили 10,4 тыс. руб.

Как видно из табл, 3 и из примеров конкретного выполнения 1-6, все опробованные смазки с содержанием гранулированного ПАА или КМЦ(серогель) в пределах 20-30% обеспечивают 100%-ную герметичность резьбовых соединений и отсутствие герметичности при использовании известной смазки. При этом противозадирные и антификционные свойства предлагаемой и известной смазок одинаковы, так как одинакова их углеводородная основа. Это свидетельствует о лучших герметизирующих свойствах предложенной смазки.

Предложенный состав смазки может быть использован для герметизации уплотнений фланцевых соединений трубопроводов, превенторов, сальниковых уплотнений буровых насосов.

Формула изобретения Смазка для герметизации резьбовых соединений, содержащая мыльную пластичную смазку, отличающийся тем, что, с целью повышения герметичности соединений, смазка дополнительно содержит по- лиакриламид или карбоксиметилцеллюлозу при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полиакриламид или карбокси- метилцеллюлоза20-30

мыльная пластичная смазка 70-80.

Таблица 1

Сущность изобретения: смазка содержит полиакриламид или карбоксиметилцел- люлозу 20-30% и мыльную пластичную смазку 70-80%. 3 табл.

Показатель

Норма для марки Пресс-солидолI Солидол X.

BHCWHW вид

Однородная мазь без комков, от свет- no-желтого до темно-коричневого цве5

00(1000}

1,0)

живает

200

75

250(2500)

рмируется. Определение обязао

1Э6 (2,0)

0,2

Отсутствует

0,2

Отсутствует

з.о

Показатель

I

Однородная мазь от темно- коричневого до черного цвете

77

250

Оыдериивает

100 (1,0)

100 (1000)

Метод испытания

вет- цве

Смазку наносят олателем на предметное стекло слоем толщиной 1-2 мм и рассматривает в проходящем свете невооруженным глазом Смазка должна быть однородной без комков.

По ГОСТ 6793-7 1

250(2500)

пределение обяза1Э6 (2,0)

0,2

утствует

0,2

сутствует

з.о

По ГОСТ 716J-6J По ГОСТ 53 |6-78

По ГОСТ 7ИЗ-73 По ГОСТ 9080-77

По ГОСТ 6707-76 По ГОСТ 6 79-73 По ГОСТ 1036-76

По ГОСТ 6 79-73 По ГОСТ «77-65

По ГОСТ 52J1-SO

Таблица I Нетод испытания

Норка

т темно- ерного

По п.4,2. ГОСТ 3333-80

По ГОСТ 6793-71

По ГОСТ 5346-78 (метод В)

По ГОСТ ЭОВО-77

По ГОСТ 71 2-7 | По ГОСТ 2 77-65 По ГОСТ (квтод В)

100 (1000)

По ГОСТ 7163-63 (8)

- Смазка не испытывалась, т.к. не перемешивалась из-за повышенной вязкости

при температурах 20-30°С, - Прототипы (контрольные смазки).

Таблица 3