Смазочная добавка для буровых растворов на водной основе Советский патент 1992 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано на всех стадиях бурения в районах Крайнего Севера и Западной Сибири.

Известно применение в качестве смазочной добавки нефти в количестве 10% от массы бурового раствора.

Известно применение смазочной добавки СМАД-1, которая представляет собой смесь активной основы (окисленный петро- латум) с углеводородным растворителем (дизельное топливо) при следующем соотношении компонентов, мас.%

Окисленный петролатум4U-50

Дизельное топливо50-60

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является смазочная добавка для буровых растворов на водной основе, содержащая кубовый остаток синтетических жирных кислот (КО СЖК) и дизельное топливо.

Недостатком смазочной добавки по прототипу является неудовлетворительная температура начала течения (-10°С при соотношении компонентов КО СЖК: диз- трпливо 1:3), низкая температура вспышки (+45°С), не высокая смазочная способность.

Цель изобретения - обеспечение возможности использования смазочной добавки при отрицательных температурах окружающей среды и повышение смазочной способности путем понижения коэффициента сдвига корки и коэффициента трения.

Смазочная добавка в качестве активной основы содержит КО СЖК, а в качестве растворителя содержит отход производства этилбензолов - фракция полиалкилбен- золов (ПАБ) с температурой кипения 160-350°С при следующем соотношении компонентов, мас.% КО СЖК 25-37, ПАБ 63-75.

(Л

С

XJ

XI

О

ю & ю

Полиалкилбензолы (отход производства зтилбензола и диэтилбензола) образуются на Череповецком ПО Азот при алки- лировании бензола этиленом. Из получаемой смеси отгоняются целевые продукты: этилбензол и диэтилбензол. Остаток после отгонки, фракция с температурой кипения 160-350°С и используется в заявляемом техническом решении в качестве растворителя.

Хроматографический анализ проб поли- алкилбензолов показал, что в них содержится около 70% триэтилбензола, 20% других полиалкилбензолов и 1% примесей. Другие полиалкилбензолы - зто. тетраэтилбензол, пентаэтилбензол, гексаэтилбензол, диизоп- ропилбензол, дибутилбензол.

ПАБ имеют следующие физико-химические характеристики: температура кипения 160-350°С, температура вспышки - не менее 80°С, температура начала течения (-100)°С.

Применение в качестве растворителя ПАБ позволяет получить смазку в виде жидкости, которая при содержании КО СЖК в количестве 25-37 мас.% течет при (-Ю)-(- -35)°С, не расслаивается при длительном хранении, имеет температуру вспышки (85)-(89)°С. Предлагаемую добавку можно использовать в зимнее время без дополнительного разогрева и перемешивания, делает более удобным и безопасным ее хранение и транспортировку.

Процесс получения смазочной добавки для буровых растворов заключается в смешении КО СЖК и ПАБ при 70°С в течение 10 мин.

Температуру начала течения (шач.теч.°С) смазочных добавок определяли по ГОСТ 20287-74.

Температуру вспышки в закрытом тигле (tBcn.° С) определяли по ГОСТ 6356-76.

Эффективность смазочных добавок определяли путем добавления их в исходные растворы на водной основе: пресный и минерализованный.

Исходный буровой раствор представляет собой 9 %-ную суспензию асканского бентонита в воде, минерализованный буровой раствор получали путем добавления 3 мас.% CaCIa к исходному.

Технологические свойства исходных буровых растворов и буровых растворов, содержащих смазочные добавки, такие как: условная вязкость Т, с; статическое напряжение сдвига СНС 1/10, дПа; водоотдача ФЗО, см , определяли на стандартных приборах в соответствии с Методикой контроля буровых растворов РД 39-2-645-81. Министерство нефтяной промышленности,

Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению буровых скважин и буровым раствором, ВНИИКрНефть, 1981. Смазочные свойства определяли на усовершенствованном приборе СНС-2 Методика РТМ 41 УССР 10-77 по изменению коэффициента сдвига корки КСКи на приборе фирмы Бароид по изменению коэффициента трения /.i при нагрузке 11,3 Нм

Стандарт Американского нефтяного института API RPI3B.

Исходный буровой раствор имел следующие характеристики: Т - 35 с; СНС 1/10 80,0/91,6 дПэ, Фзо 14 см3; КСК 0,77;

// 0,22.

Минерализованный исходный буровой раствор имел следующие характеристики: Т - 25 с; СНС 1 /1, 50,6/50,0; Фзо 40 см3, КСК 1,11; /г 0,30.

Смазочная добавка добавлялась в количестве 1 % от массы бурового раствора.

Результаты исследований иллюстрируются примерами, представленными в таблице.

Анализ результатов, приведенных в таблице, показывает, что:

1)смазочная добавка по прототипу имеет температуру начала течения до (-10)°С, расслаивается при хранении, тогда как

заявляемая смазочная добавка при концентрации КО СЖК 25-37 мас.% имеет температуру начала течения от (-10) до (-35)°С, не расслаивается, что позволяет использовать ее в зимнее время без дополнительного

разогрева и перемешивания;

2)смазочная добавка по прототипу имеет температуру вспышки +45°С, тогда как заявляемая смазка имеет температуру вспышки 85-89°С, что делает ее эксплуатацию более безопасной.

Анализ результатов, приведенных в таблице, показывает, что заявляемая смазочная добавка по смазочной способности в среднем на 10% превосходит известную

смазочную добавку.

Буровой раствор, содержащий заявляемую смазку (примеры 3-6, 8-11) имеет условную вязкость в среднем на 50% ниже, а СНС 1/10 на 80% ниже, чем буровой раствор, содержащий известную смазку,

Примеры 16, 17 показывают действие смазочных добавок в минерализованном буровом растворе. Сравнивались заявляемая смазочная добавка и смазочная добавка по

прототипу, полученные на -основе одного КО СЖК с кислотным числом 92 мг КОН/г, имеющие одинаковую температуру начала течения (-10)°С. Из примеров 16, 17 следует, что смазочная способность заявляемой добавки выше (примерно на 13% понижается КСК и /и), чем по прототипу, кроме того применение смазочной способности по прототипу вызывает значительное загущение бурового раствора, тогда как заявляемая смазочная добавка разжижает буровой раствор. Как следует из примеров 16, 17, условная вязкость бурового раствора, содержащего заявляемую смазку на 50% ниже, а СНС 1/10 примерно на 100% ниже чем по прототипу, при этом одновременно водоотдача Фзо бурового раствора, содержащего заявляемую смазку примерно на 15% лучше, чем у известного.

Формула изобретения Смазочная добавка для буровых растворов кг водной основе, включающая кубовый остаток производства синтетических жирных кислот и углеводородный растворитель,

0

5

0

отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности использования ее при отрицательной температуре окружающей среды и повышения смазывающей способности путем снижения коэффициента сдвига фильтрационной корки и коэффициента трения бурового раствора; она содержит в качестве углеводородного растворителя отход производства этил- бензолов - фракцию попиалкилбензолов с температурой кипения 160-350°С при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Кубовый остаток производства синтетических жирных кислот25-37

Отход производства этил- бензолов фракция полиал-, килбекзолов с температурой кипения 160-350°С 63-75,

С. Исходный Суровой pacTEODI) Без добавка.

(9/5-ная суспензия асканского бентонита в воде).

. Закаляемый сосгав,зависимость 2) КО JSK, к.ч.92 мг КОН/г СЕОЙОТВ смазочной добазкл от гт/т; кокцектоации Ж) JSK.

3)КО СЕК, к.ч. 92 аг КОН/г

ПАБ

4)КО СЯК, к.ч.92 мг КОН/г ПАЕ

5)КО СаК, к.ч.Э2 мг 1Ш/Г

ПАБ

6)КО ОаК, к.ч. 92 мг КОН/г

ПАБ

7)КО CSK, к. ч. 92 мг КОН/г

ПАБ

. Влияние кислотного числа8) КО CIK, к.ч.Ю9 мг КОН/г

НО СЕК на свойства смазочной п-а-к добавкаUAb

9) КО СМ, к.ч,100 мг КОН/г

ПАБ

ю) ко сак, к.ч. 92 мг кон/г

ПАБ

II) Ю 02К, к.ч. 65 мг ЯОН/г ПАБ

. Прототип 12) КО СЯК, к.ч. 125 мг КОН/г

дизельное топливо

13)КО JSK, к.ч. 92 мг КОН/в дазельноэ топливо

14)КО СЖК, к.ч. 65 мг КОН/г дизельное тошшво

П. Исходный буровой рзствор 15) Без добавка минерализованный 3% Са012

А. Заявляемай состав

16)КО СЯК, к.ч. 92 мг КОН

В) Прототип

35 80,0/91,6 14,0 0,7 0,22

16)КО СЯК, к.ч. 92 мг КОН/г - 37

ПАБ- бз

17)КО СНК, к.ч. 92 МГ КОН/Г - 25 ПАБ- 65

темная яад- т0од,

кость не

оасслаивается

темнач жяд-

кость, рас-

спаивается

2346,1/47,0 35 0,72 0,16

34,5 30,0/105,0 40 0,85 0,18

Использование: бурение нефтяных и газовых скважин. Сущность изобретения: смазочная добавка включает ингредиенты при следующем их соотношении, %. кубовый остаток производства синтетических жирных кислот 25-37, отход производства этилбензолов - фракция полиалкилбензо- лов с температурой кипения 160-350°С 23- 75. 1 табл.