Патент на изобретение №2302443

(54) МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ТВЕРДАЯ СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ “МИКАН-40” ДЛЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к составам смазочных добавок для буровых растворов. Технический результат изобретения – создание многофункциональной твердой смазочной композиции, которая обладает хорошими смазочными и противоизностыми свойствами, хорошо эмульгируется в растворе, обладает противоприхватными свойствами, служит кольматирующим реагентом для снижения поглощений раствора, не вызывает пенообразования, технологична в применении и хранении в зимних условиях. Многофункциональная твердая смазочная композиция «Микан-40» для буровых растворов содержит жирные кислоты – отработанные растительные масла, нанесенные на тонкоизмельченный природный сорбент мусковит при следующем соотношении компонентов, мас.%: мусковит 40-95, отработанные растительные масла 5-60. 3 табл.

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к составам смазочных добавок для буровых растворов.

В последние годы смазочные добавки для буровых растворов из ряда вспомогательных веществ специального назначения, как они ранее классифицировались, уверенно переходят в состав основных реагентов. В первую очередь это вызвано тем, что для бурения наклонных, сильно искривленных и горизонтальных скважин, где потенциально велики энергозатраты на преодоление силы трения колонны труб о стенки скважины, огромное значение придается смазывающей способности буровых растворов. Накоплен определенный промышленный опыт по улучшению смазочных свойств буровых растворов за счет введения различных смазочных добавок. Наиболее эффективными смазочными добавками к буровым растворам являются вещества, содержащие различные карбоновые кислоты, спирты и их производные. Но эти смазки, как правило, вязкие жидкости, использование которых в суровых условиях Крайнего Севера вызывает технологические трудности.

Известна эффективная смазочная добавка Лубри-М (С.А.Рябоконь, Ю.Н.Мойса и др. Смазочная добавка Лубри-М с улучшенными антиприхватными и поверхностно-активными свойствами для бурения на месторождениях НК “ЮКОС-ЭП” – Нефтяное хозяйство, 2002, №11, с.44-46). К недостаткам известной добавки также относятся ее жидкая товарная форма и высокая поверхностная активность, вызывающая значительное снижение плотности бурового раствора (вспенивание). Это требует дополнительного применения пеногасителей.

При строительстве скважин до настоящего времени применялась твердая смазочная добавка графит (Н.Г.Коваленко и др. Использование графита при бурении скважин – РНТС Бурение, 1974, №2, с.17-19), которая не отличается высокой эффективностью, но технологична в применении, устойчива к действию агрессивных сред. В последние годы наблюдается дефицит в снабжении графитом из-за распада союза и нехватки собственных месторождений.

Проведенные исследования показали возможность замены графита на микронизированный мусковит.

Мусковит характеризуется более высокими смазочными и противоизносными свойствами, экологической безопасностью и не оказывает отрицательного влияния на параметры бурового раствора.

Известна смазочная добавка в гранулированной товарной форме серии “Спринт” на основе синтетических жирных кислот (Ю.Н.Мойса и др. Опыт применения смазочной добавки серии “Спринт” в гранулированной товарной форме. – Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 1999, №7-8, с.23-27). Эта добавка обладает хорошими смазочными и противоизносными свойствами, но вызывает вспенивание раствора, что усложняет технологию ее применения.

Известна многофункциональная твердая смазочная композиция для буровых растворов, содержащая жирные кислоты, нанесенные на тонкоизмельченный природный сорбент (US 4356096, 26.10.1982 – наиболее близкий аналог).

Задача изобретения – обеспечение смазочных свойств бурового раствора для профилактики осложнений, улучшения буримости, уменьшения всех видов износа бурильного инструмента, безаварийности проводки скважин.

Технический результат изобретения – создание многофункциональной твердой смазочной композиции, которая обладает хорошими смазочными и противоизностыми свойствами, хорошо эмульгируется в растворе, обладает противоприхватными свойствами, служит кольматирующим реагентом для снижения поглощений раствора, не вызывает пенообразования. Ее применение и хранение в зимних условиях отличается лучшей технологичностью.

Поставленная задача и технический результат достигаются созданием многофункциональной твердой смазочной композиции «Микан-40» для буровых растворов, содержащей жирные кислоты – отработанные растительные масла, нанесенные на тонкоизмельченный природный сорбент мусковит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

В качестве отработанных растительных масел могут использоваться отходы, получаемые при использовании соевого, подсолнечного, хлопкового, кукурузного и других масел.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава были приготовлены 7 смесей с использованием отработанного соевого масла (таблица 1).

Процесс приготовления смазочной композиции заключается в следующем: мусковит заливается в заданном соотношении отходами соевого масла при температуре (20,0±2,0)°С, выдерживается в течение 1 часа при периодическом перемешивании на лабораторной мешалке, высушивается на воздухе и готов к применению в качестве добавки в буровой раствор.

При проведении лабораторных испытаний был использован мусковит по ТУ 5725-001-31894267-02 со следующими характеристиками, приведенными в таблице 2.

Отходы соевого масла это многотоннажный продукт пищевой промышленности со следующими средними характеристиками:

В лабораторных условиях измерено влияние на технологические показатели буровых глинистых растворов заявляемого смазочного реагента и известного. При испытаниях использованы аттестованные методики выполнения измерений на стандартных приборах. Коэффициент липкости глинистой корки оценивался на приборе ФСК-2 (Уфимский нефтяной институт), коэффициент трения по тестеру смазочной способности фирмы “ОПТЕ” (США). Результаты испытаний представлены в таблице 3.

Из таблицы 3 видно, что предлагаемый состав смазочной композиции (составы 1, 2, 3) вызывает уменьшение коэффициента липкости корки на 40-70%, коэффициента трения на 28-62% в сравнении с контрольным раствором, для известного раствора это снижение соответственно составляет 30 и 66%. В известном растворе наблюдается пенообразование, о чем свидетельствует понижение его плотности. В растворах с составом по изобретению плотность несколько увеличивается за счет содержания минерального компонента, поверхностная активность отходов соевого масла уменьшается за счет ввода его в состав композиции, пенообразование отсутствует. Кроме того, происходит уменьшение проницаемости глинистой корки (до 23%), чего не наблюдается в известном растворе. Этот фактор позволяет снижать вероятность поглощения раствора в условиях разбуривания высокопроницаемых пород. Растворы с оптимальным соотношением заявляемой смазочной композиции сохраняют свои смазочные, противоприхватные и противоизносные свойства при действии высокой температуры 130°С в течение 3 часов (таблица 3, позиция 3).

В заявляемой смазочной композиции при оптимальном соотношении компонентов происходит синергическое усиление эффективности смазочного и противоприхватного действия отдельных компонентов смеси. Мусковит в качестве сорбента концентрирует жирные кислоты отработанных растительных масел на стенках скважины, уменьшая их липкость, и снижает тем самым опасность прихватов бурильных труб, а также способствует образованию более прочной пленки, служащей буфером между трущимися поверхностями, что в конечном счете снижает износ. Отходы соевого масла, являясь носителями жирных кислот, обеспечивающих смазочный эффект, дополнительно ослабляют связь между пластинками мусковита и позволяют им свободно перемещаться относительно друг друга с небольшими затратами энергии и низким коэффициентом трения.

В России создана сырьевая база мусковита мирового значения, причем в настоящее время в стране наблюдается явный кризис в сфере спроса и потребления мусковита и других слюд, обусловленный кризисом в потребляющих отраслях отечественной промышленности (А.В.Ткачев и др. Сырьевая база мусковита России: перспективы освоения и развития – Минеральные ресурсы России. – Экономика и управление, 2002, №3, с.10-17).

Отходы растительного масла также образуются в значительных количествах на территории Москвы и Московской области. Приготовлена опытная партия смазочной композиции заявляемого состава для проведения опытно-промышленных испытаний в качестве смазочной добавки в буровые растворы при строительстве скважин.

Таблица 3 Влияние смазочных композиций на технологические показатели глинистых суспензий
Состав раствора	Технологические показатели
	, кг/м3	Т, с	CHC1/10, дПа	Ф, см3/30 мин	К, мм	ск	мПа·с	0, дПа	рН		n	тр	K’×10-6, мкм2
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10		11	12	13
1. Раствор с известным
составом:
глинопоршок – 5%;	1000	19,0	4,0/9,0	20,0	1,5	0,35	5,0	11,0	9,8		0,60	0,20	14,5
спринт (гран.) – 2%;
вода – 93%.
2. Растворы с заявляемым
составом:
2.1. глинопоршок – 5%;	1041	20,5	12,2/20,0	19,5	1,5	0,30	5,3	5,0	9,80		0,80	0,50	9,0
состав 1 – 4%;
вода – 91%.
2.2. глинопоршок – 5%;
состав 2 – 4%;	1040	20,0	8,0/19,2	20,0	1,5	0,30	5,5	33,5	9,78		0,53	0,43	10.5
вода – 91%.
2.3. глинопоршок – 5%;
состав 3 – 4%;	1040	20,0	8,0/19,2	20,0	1,2	0,30	5,5	33,5	9,78		0,85	0,42	8,5
вода – 91%.
2.4. глинопоршок – 5%;
состав 4 – 4%;	1030	16,0	9,6/20,1	20,0	1,3	0,27	4,0	4,8	9,74		0,85	0,40	10,7
вода – 91%.
2.5. глинопоршок – 5%;
состав 6 – 4%;	1035	18,0	12,0/28,0	17,5	1,1	0,25	4,8	–	9,65		0,80	0,33	11,3
вода – 91%.
2.6. глинопоршок – 5%;
состав 5 – 4%;	1038	19,4	31,1/38,3	16,8	1,0	0,15	5,5	33,5	9,45		0,53	0,23	12,1
вода – 91%.
2.7. глинопоршок – 5%;
состав 7 – 4%;	1037	17,5	10,0/25,0	17,0	1,0	0,20	5,0	32,0	9,40		0,50	0,22	15,5
вода – 91%.
3. Растворы с заявляемым
составом после
термостатирования при 130°С
3 часа:	1040	19,2	3,6/6,2	22,0	1,6	0,25	7,5	9,6	9,33	0,80		0,31	11,5
3.1. глинопоршок – 5%;
состав 1 – 4%;
вода – 91%.
3.2. глинопоршок – 5%;
состав 2 – 4%;	1040	23,0	7,2/12,5	17,0	1,0	0,20	10,5	19,2	9,23	0,79		0,29	11,77
вода – 91%.
4. Контрольный раствор:
глинопорошок – 5%;	1030	15,4	13,9/20,6	22,0	1,5	0,50	3,0	20,4	9,89	0,40		0,59	14,6
вода – 95%.
Примечание – – плотность; Т – условная вязкость; СНС – статическое напряжение сдвига; Ф – фильтрация; К – толщина корки; ск – коэффициент липкости корки; – пластическая вязкость; 0 – динамическое напряжение сдвига; рН – водородный показатель; n – показатель нелинейности; тр – коэффициент трения; К’ – проницаемость корки

Формула изобретения

Многофункциональная твердая смазочная композиция для буровых растворов, содержащая жирные кислоты, нанесенные на тонкоизмельченный природный сорбент, отличающаяся тем, что она содержит в качестве указанного сорбента мусковит, в качестве жирных кислот – отработанные растительные масла при следующем соотношении компонентов, мас.%:

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 23.07.2007

Извещение опубликовано: 10.03.2009 БИ: 07/2009