Смазочная добавка для буровых растворов (варианты)

Изобретение относится К области бурения И предназначено для использования в буровых растворах на водной основе при проходке нефтяных и газовых скважин при разработке месторождений.Известна смазочная композиция для бурового раствора на водной основе 1. Композиция содержит легкое талловое масло, а в качестве модифицирующей добавки полигликоль при следующем соотношении ингредиентов, мас.легкое талловое масло 40-60 полигликоль 40-60.Композицию вводят в глинистый раствор в Количестве 1-3 мас. . Техническим результатом является улучшение смазочных свойств растворов в результате повышения степени адгезии смазочной пленки к поверхности металла.Недостатками известной композиции являются повышенная коррозионная агрессивность вследствие наличия в ее составе воды, склонность к вспениванию глинистотого бурового раствора, а также низкая противоизносная способность бурового раствора.Предложена смазочная добавка для буровых растворов, применяемых в качестве промывочного агента при бурении нефтяных и газовых скважин 2. Добавка содержит,мас.продукт конденсации моноэтаноламина и сырых талловых масел 10-30 растворитель из класса ароматических или алифатических нефтяныхуглеводородов, например керосин по ТУ 38601-22-70-97 5-10 моноэтаноламин 1,0-1,5 оксаль остальное.Добавка имеет низкую температуру застывания, высокую стойкость к полиминеральной сероводородной агрессии и улучшает смазочные свойства бурового раствора на 1524 , а противоизносные на 35-45 .Недостатками указанной смазочной добавки являютсясущественное снижение смазочных свойств в условиях высоких контактных нагрузоксклонность к пенообразованию при концентрациях добавки более 1,5повышенная экологическая опасность смазки, так как основной компонент - флотореагент оксаль - относится ко 2-му классу опасности.Известен также концентрат буровых технологических жидкостей на водно-щелочном растворе 3. Концентрат получают последовательным введением в водно-щелочной раствор модифицирующей добавки сапропеля. В качестве модифицирующей добавки применяют углеводородную жидкость в количестве 0,1 от объема водно-щелочного раствора. Углеводородную жидкость вводят в виде растительных масел или отходов их производства и переработки, а также аналогичные им реагенты, т.е. жидкие кислоты триглециридов с числом углеводородных атомов от 14 до 18. Сапропель (1 мас.ч.) и водный раствор щелочного агента с концентрацией 0,15-0,12 используют в соотношении 3-50 мас.ч.Недостатками концентрата являются низкая смазочная и противоизносная способность бурового раствора и высокая температура застывания.Наиболее близок к предлагаемому техническому решению реагент для обработки бурового раствора, содержащий масло талловое сырое и нефтепродукты - масла индустриальные, моторные или отработанные, который и выбран в качестве прототипа 4.Известный состав включает следующие ингредиенты, мас.масло талловое сырое 8-12 масло индустриальное марки И 20 А, И 40 А или масло моторное,или нефтепродукты отработанные (МНО, ММО, СНО) остальное.Недостатками прототипа ЯВЛЯЮТСЯ 2 низкая стабильность состава, наиболее выраженная В случае ПрИМСНСНИЯ отработанНЬ 1 Х МЗСВЛплохая совместимость реагента с буровым растворомналичие балластной воды (в ряде примеров до 20 ), оказывающей отрицательное влияние на температуру застывания добавкинестабильный состав нефтепродуктов по соотношению вода углеводород, не позволяющий строго выдерживать в составе содержание таллового масла, следствием этого является вспенивание бурового раствора при содержании таллового масла в добавке выше 12 , а при уменьшении его ввода в добавку ниже 10 снижается эффект защиты от коррозии.Целью изобретения является улучшение смазочных и противоизносных свойств бурового раствора при одновременном повышении стабильности его параметров во времени,улучшение технологических показателей буровых растворов.Технический результат изобретения выражается в обеспеченииболее легкого диспергирования смазочной добавки в буровых растворахсохранения текучести в широком диапазоне отрицательных температурсовмещения со всеми химическими реагентами.Вариант 1. Поставленная цель достигается тем, что смазочная добавка для буровых растворов, содержащая масло талловое сырое и масло индустриальное И-2 ОА, согласно изобретению, дополнительно содержит присадку АФК, жидкость полиметилсилоксановую ПМС-2 ООА, жидкость осерненную масляную Техсойл-ХХ, присадку ГСК, топливо печное и экстракт нефтяной при следующем соотношении компонентов, мас.масло талловое сырое 9-11 присадка АФК О,О 5- 1 , 10 жидкость полиметилсилоксановая ПМС-2 ООА О,ОО 3-О,О 25 жидкость осерненная масляная Техсойл-ХХ О,1-О,5 присадка ГСК 1,5-11,0 топливо печное 24-25 экстракт нефтяной 45-55 масло индустриальное И-2 ОА остальное.Вариант 2. Поставленная цель достигается также тем, что смазочная добавка для буровых растворов, содержащая масло талловое сырое и масло индустриальное И-2 ОА, согласно изобретению дополнительно содержит присадку АФК, жидкость полиметилсилоксановую ПМС-2 ООА, жидкость осерненную масляную Техсойл-ХХ и присадку ГСК при следующем соотношении компонентов, мас.масло талловое сырое 9-11 присадка АФК О,О 5-1,1 О жидкость полиметилсилоксановая ПМС-2 ООА О,ОО 3-О,О 25 жидкость осерненная масляная Техсойл-ХХ О,1-О,5 присадка ГСК 1,5-11,0 масло индустриальное И-2 ОА остальное.Из патентной и научно-технической литературы неизвестны смазочные композиции(добавки) для буровых растворов на водной основе, содержащие совокупность указанных выше ингредиентов в предложенном количественном соотношении, согласно вариантам 1 и 2, что позволяет сделать вывод о новизне заявляемой группы технических решений.Совокупность ингредиентов в заявляемой смазочной добавке, каждый из которых оказывает полезное функциональное действие, существенно расширяет область применения бурового раствора и в меняющихся горно-геологических условиях бурения обеспечивает адекватный эффект.Все вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии группы заявляемых технических решений критерию изобретательский уровень.Для приготовления смазочной добавки используются новые компоненты, не относящиеся к категории дефицитных и имеющие крупнотоннажное производство.Присадку АФК получают путем взаимодействия хлорированного парафина с фенолом с последуюшей нейтрализацией гидратом окиси кальция. Производится по ГОСТ 12 26187 под товарным названием Присадка АФК. Обеспечивает более плотную упаковку кристаллов парафина с уменьшением количества масла, остающегося в кристаллах. В результате этих изменений уменьшается объем кристаллизуюшегося парафина, сохраняется текучесть масла в более широком диапазоне отрицательных температур, понижается температура застывания бурового раствора.Жидкость осерненная масляная - продукт сульфидирования элементной серной смеси ненасыщенных углеводородов фракции 240-320 С. Выпускается под товарным названием Техсойл-ХХ по ТУ 025-001-12685569-2003. Вводится в смазочную добавку для обеспечения высокого уровня триботехнических свойств раствора в зоне повышенных контактных температур. Кроме того, фракция полиалкенов является эффективным понизителем вязкости. Синергизм указанной присадки с нефтяным маслом И 2 ОА проявляется в вь 1 раженной депрессии вязкости при отрицательных значениях температур.Жидкость полиметилсилоксановая выпускается под товарным названием ПМС-200 по ОСТ 6-02-20-79. Выполняет в смазочной добавке функцию антипенной присадки.Присадка ГСК - гудрон сульфоната кальция (ГСК), является отходом в производстве промышленной моюЩе-диспергируюшей присадки марки С-150. Присутствие в гудроне сульфонатов и фенолятов кальция обеспечивает смазочной добавке хорошую совместимость с реагентами бурового раствора, высокую эмульгируюшую способность, длительную стабильность раствора.Градиент вязкости в диапазоне от 7 сст (20 С) до 15 сст (50 С) позволяет проводить корреляцию смазочной добавки в условиях восстановления скважин методом бурения вторых стволов, низких пластовых давлений, обуславливающих снижение плотности буровых растворов до 1,1 кг/м 3.В табл. 1 приведены примеры реализации изобретения согласно варианту 1. В примерах 1-3 представлены составы заявляемой смазочной добавки, а в примере 4 для сравнения приведен состав смазочной добавки согласно прототипу.В табл. 2 приведены примеры реализации изобретения согласно варианту 2.Допустимый диапазон концентраций компонентов предлагаемой смазочной добавки как по варианту 1, так и по варианту 2 определен исходя из условий обеспечениятемпература застывания не выше - 15 Скоэффициент трения не выше 0,17 (минимальный показатель по прототипу)В табл. 3 представлены параметры соленась 1 Щеннь 1 х буровых растворов, взятых соскважин Речицкого месторождения, а также буровых растворов пресных и соленысышеннь 1 х, приготовленных в лабораторных условиях.Исходный глинистый соленась 1 Щеннь 1 й раствор готовят из глинопорошка Полыгорскитового марки ППБ по ТУ 480-1-334-91. В стакан В-1-1000 ТС по ГОСТ 25336 наливают 920 смз воды питьевой и вводят 80 1 0,5 г глинопорошка. Содержимое перемешивают мешалкой с числом оборотов 1000 об/мин в течение 20-30 минут. Раствор глинопорошка в воде оставляют для набухания на 24 часа. По истечении вышеуказанного времени его перемешивают 20 минут и вводят 300 1 1 г соли поваренной пишевой, предварительно взвешенной на электронных весах. Соленасышенный глинистый раствор перемешивают высокооборотистой мешалкой 30-40 минут до полного растворения соли и замеряют технологические параметры.Далее в раствор вводят смазочную добавку в последовательно возрастающей концентрации, начиная с 0,5 .После каждого ввода и перемешивания вновь замеряют все параметры.Аналогичным образом готовят для сравнения реагент для бурения согласно прототипуДля сравнения с прототипом взята добавка согласно примеру 1 (табл. 1), содержаЩая, триалкилфенолят кальция (АФК) - 0,05 гудронсульфонат кальция (ГСК) - 11 серосодержащие алкены (Техсойл-ХХ) - 0,15 жидкость полиметилсилоксановая (ПМС 200) - 0,012 масло талловое - 11 масло И-20 А - остальное.Технология приготовления смазочной добавки включает следуюЩее.В реактор с мешалкой загружают рецептурное количество масла И-20 А. После нагрева масла до 60 С в реактор при перемешивании вводятся предварительно расплавленные присадки ГСК и Техсойл-ХХ. Температуру в реакторе повышают до 90 С и смесь углеводородов перемешивают 30-40 мин. После растворения введенных ингредиентов температуру снижают до 65-70 С и загружают рецептурное количество присадки АФК, ПМС 200 и перемешивают в течение 90 мин. Готовую добавку выгружают, предварительно отфильтровав через латунную сетку (0,63 хО,63).Результаты сравнительного анализа приведены в табл. 4. Технологические параметры(плотность, условная вязкость, показатель фильтрации - ПФ) замерялись с помошью стандартных приборов и методик, изложенных, например, в работе Рязанова Я.А. Справочник по буровым растворам. - М. Недра, 1979.Смазочную и противоизносную способность добавки определяли с помощью прибора ЬиЬгйсйгу Тезгег американской фирмы Рапп Тпзгшшепг Со.Замер коэффициента трения (Ктр) производился при взаимодействии под заданной нагрузкой (1,0 МПа) металлической пары враЩаюЩееся кольцо - неподвижная призма в исследуемой среде раствора. Чем меньше коэффициент трения, тем лучше смазочные свойства добавки.Как видно из приведенных результатов (табл. 4), полученная смазочная добавка превосходит реагент для буровых растворов согласно прототипу.