Пластичне мастило для бурового інструменту

Винахід відноситься до гірничої справи, зокрема, до мастил, які наносятся на кернонриймальні труби. Відоме пластичне мастило КАВС для бурового інструменту [1], яке наноситься, зокрема, на внутрішню поверхню керноприймальної труби для зниження її зносу, а також зменшення підклинення та стирання керну. Продукт включає у склад нігрол, бітум, каніфоль та інші компоненти. До недоліків мастила слід віднести нетехнологічність застосування, так як для нанесення на трубу необхідний її підігрів до температури 30-50°С; крім того мастило зменшує сили тертя тільки на контакті керна з трубою, не знижуючи сили тертя при взаємодії окремих кусків керну один з одним, тобто знос керна залишається значним. Найбільш близьким до заявляемого є комплексне кальцієве мастило (кСа-мастило) [2] на основі нафтового мастила, що загущене комплексними з'єднаннями (милами) високомолекулярних (стеаринової) та низькомолекулярних (оцтової) жирних кислот (прототип). КСа-мастило має низьку вартість: на рівні солідола, технологічне в застосуванні, так як не потребує розігрівання, проте як і КАВС, кСа-мастило не знижує сил тертя при взаємодії фрагментів керна один з одним, що визначає його недостатню ефективність. Задачею винаходу є створення нового пластичного мастила, що забезпечує максимальний захист керноприймальної труби і керну, занурених в промивальну рідину, від стирання. Поставлена задача вирішується тим, що нафтове мастило загущується комплексним кальцієвим милом оцтової і стеаринової жирних кислот, і таким чином синтезованому пластичному мастилу забезпечується здатність емульгування у воді за рахунок застосування неіоногенної поверхнево-активної речовини (ПАР) стеарокса. Інгредієнти взяті в слідуючи х співвідношеннях, мас.%: комплексне кальцієве мило оцтової і стеаринової кислот (співвідношення оцтової і стеаринової кислот по масі від 1:3 до 1:5) 15-30 стеарокс 20-25 нафтове мастило решта Для отримання пластичного мастила в реактор завантажують нафтове мастило і комплексне кальцієве мило оцтової і стеаринової кислот, при перемішуванні температура суміші повільно підвищується до 175-180°С і витримується при цій температурі 1 годину, після чого температура в реакторі знижується до 80-90°С, проводиться завантаження стеарокса і подальше перемішування суміші протягом 20-30хв. Температуру в реакторі знижують до 30-35°С, і при перемішуванні, отриманий за допомогою описаної технології, кінцевий продукт зливають в металеву тару, де він о холоджується до температури довкілля. Пропоноване мастило не тільки знижує сили тертя на контакті керна з керноприймальною трубою, але й забезпечує зменшення сил тертя при взаємодії окремих фрагментів керна один з одним, що пов'язано з поступовим емульгуванням мастила в промивальній рідині (воді) і утворенням емульсії, що здатна змазувати. Таким чином, визначається підвищена ефективність мастила в цілому. Приклад. Можливі склади пропонованого мастила приведено в табл.1. Таблиця 1 Склад мастила (мас. %) № п/п Компоненти 1 комплексне кальцієве мило оцтової і стеаринової кислот (співвідношення оцтової і стеаринової кислот по масі 1:4) 2 стеарокс 3 нафтове мастило Приклад 1 Приклад 2 15 26 25 60 20 54 Більший вміст комплексного мила і менший вміст стеарокса (приклад 2) визначає підвищену в'язкість мастила; цей продукт призначено для нанесення на внутрішню поверхню одинарної колонкової труби, так як в даному випадку під дією потоку промивальної рідини тільки в'язке мастило не буде змито протягом рейса (3-5 годин). При зменшенні концентрації комплексного мила і збільшенні концентрації стеарокса (приклад 1) в'язкість мастила понижується. Мастило з пониженою в'язкістю швидко створює концентровану емульсію і забезпечує надійний захист керна від стирання. Дане мастило застосовується при безперервній його доставці в керноприймальну трубу спеціальними лубрикаторними пристроями і для нанесення на внутрішню поверхню керноприймальної труби подвійного колонкового снаряду, коли потік промивальної рідини спрямований в кільцевий зазор між трубами і не змиває мастильний матеріал. Вказані склади мастила були випробувані в порівнянні з відомим кСа-мастилом на основі нафтового мастила, загущеного 26% комплексного кальцієвого мила (прототип). Результати випробувань представлені в табл.2. Таблиця 2 Результати випробувань мастил № Показники п/п 1 Межа міцності на здвиг при 20°С, гс/см 2 Пропоноване мастило Приклад 1 Приклад 2 5-12 20-30 Прототип 25-30 Метод випробувань ГОСТ 7143-73 2 3 Коефіцієнти тертя сталь-гірнича порода при нанесенні мастила на зразки, які труться у водному середовищі Коефіцієнти тертя сталь-гірнича порода в середовищі емульсій на основі мастил 0.1 0.1-0.15 0.1-0.15 0.45-0.5 0.15 0.54-0.56 (емульсію не утворює) Машина тертя МТП [3] На підставі аналізу табличних даних встановлено, що застосування менш в'язкого мастила (приклад 1) забезпечує зменшення сил тертя у 5-6 разів, більш в'язке мастило (приклад 2) зменшує сили тертя у 4-6 разів; застосування стандартного кСа-мастила визначає незначне зменшення сил тертя: на 8-20%. Зразки пропонованого мастила при додаванні в промивальну рідину (воду) утворюють емульсію, яка знижує сили тертя у 4-6 разів; базове кСа-мастило емульсію не утворює, відповідно промивальна рідина, не маючи мастильної спроможності, сил тертя не знижує. Додатково встановлено, що крім поліпшених мастильних властивостей пропоноване мастило має важливі якості: воно не твердіє при зберіганні, як це відбувається з кСа-мастилами [2], відповідно не погіршуються його властивості, зокрема не зменшується адгезія до металу. Джерела інформації 1. Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин: В 2-х томах. Под общей редакцией проф. Ε.Α. Козловского. - Том 2. - М.: Недра. 1964. 437с. 2. Синицын B.B. Подбор и применение пластичных смазок. 2-е изд., пер. и доп. М., «Химия», 1974.