Буровой раствор Советский патент 1993 года по МПК C09K7/02 

Изобретение относится -к буровым растворам для бурения нефтяных и газовых скважин.

Цель изобретения - повышение проти- воизносмых и смазочных свойств буровых растворов.

Поставленная цель достигается тем, что буровой раствор, содержащий глинопоро- шок, порошкообразный углещелочнрй реагент, смазочную добавку и воду, что в качестве смазочной добавки он содержит расширенный модифицированный графит при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Глинопорошок12-20

Порошкообразный углещелочной реагент5-15

Расширенный модифицированный графит0,06-0,10

ВодаОстальное

Сначала готовят глинистую суспензию. Далее смешивают предварительно обработанный расширенный модифицированный

графит (РМГ) с приготовленной глинистой суспензией.

Расширенный модифицированный графит получают путем контактирования порошка графита при температуре 270-300°С в течение 2-5 ч в среде инертного газа с органохлорсиланом или продуктом его гидролиза. Это приводит к повышению прочно- стных характеристик графита и его температуростойкости.

Конкретное нижнее значение РМГ (0,06%) в гуматном буровом растворе выбрано из тех соображений, что при уменьшении вместимости РМГ меньше 0,10%, как показали лабораторные исследования, имеются низкие значения смазочных свойств раствора, а его параметры (СНС, плотность, вязкость и др.) остаются на уровне как без обычного графита, Анализ данных показывает, что введение к буровому раствору 0,1% РМГ является оптимальной концентрацией, т.к. коэффициент сдвига корки (КСК) снижается в 1,5-2 раза, а другие параметры

00

Сл 00

ы о

CJ

практически не изменяются. Другие пределы вместимости РМГ (более 1 %) приводят к увеличению корки (СНС), что нежелательно в процессе бурения скважин, поскольку может произойти прихват инструмента.

Сравнительный анализ параметров предлагаемого бурового раствора с РМГ и обычного представлены в табл. 1.

На четырехшариковой машине трения (ЧШМТ) изучались противоизносные и смазочные свойства бурового раствора применительно к условиям работы опор шарошечных долот, т.е. с контактными напряжениями, соответствующими реальным долотам.. .

На фиг. 1 представлены данные о про- тивоизносных свойствах испытуемых сред. Применение в качестве добавки к буровому раствору расширенного модифицированного графита показало значительное увеличение контактной выносливости шаров по сравнению с простым глинистым раствором.

Зависимость диаметра пятен износа шаров от осевой нагрузки на шпиндель в диапазоне нагрузок, в котором все исследуемые среды сохраняют свое смазочное действие, представлена на фиг. 2.

Из фиг. 1 и 2 видно, что лучшими проти- воизносными свойствами в режиме трения качения, по сравнению с исходным буровым раствором (с серебристым грзфитом), облз- даег раствор с расширенным модифициро0

5

0

5

0

ванным графитом, вводимым в количестве 0,1% (по массе).

Кроме того, на четырехшариковой машине трения были проведены испытания буровых растворов и в режиме скольжения по ГОСТ 9490-75. Испытания заключаются в определении на ЧШМТ, при заданных осевых нагрузках, индекса задира, критической нагрузки и нагрузки сваривания.

Результаты испытаний представлены в табл. 2 и 3.

Проведенные испытания показали, что применение РМГ в качестве добавки к гу- матному буровому раствору позволяет повысить механическую скорость и проходку на долото в среднем на 15-20%. Кроме тог.л применение РМГ в качестве добавки к буровому раствору возможно в минерализованных клеевых и акриловых буровых растворах.

Формул, а.изобретения

Буровой раствор, содержащий глинопо- рошок, порошкообразный углещелочной реагент, смазочную добавку и воду, отличающийся тем, что в качестве смазочной добавки он содержит расширенный модифицированный графит при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:.

Глинопорошок12-20

Порошкообразный углещелочной реагент5-15

Расширенный модифицированный графит0,06-0,10

ВодаОстальное

Буровой раствор содержит, мас.%: гли- нопорошок 12-20, порошкообразный угле- щелочной реагент 5-15, расширенный модифицированный графит 0,06-0,10 и воду остальное. 2 ил,, 3 табл.

Таблица 1

Определение критической нагрузки (Рк)

Определение нагрузки сваривания (Рс)

Таблица 2

Таблица 3

I- глинистый раствор с 0,1 % (по массе) расширенного модифицированного графита; 2 - глинистый раствор с I % (по массе) серебристого графита; 3 - обычный глинистый раствор

фиг. I

Противоизносные свойства глинистых растворов

л

г

а

О О

X

со

OJ

g

к к

о,

Е Ф

5 СО.

V- Ц60.5

«5

к s

о.г

§

о, о

4/

OO-&О М

2 -обычный глинистый раствор; 2 - глинистый раствор с I % (по массе) серебристого графита; 3. - глинистый раствор с 0,1 % (по массе) расширенного модифицированного графита.

Фи.2

Нагрузка, Н