Змащувальна добавка до бурових рідин

Реферат: UA 74135 U UA 74135 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель, що заявляється, належить до композицій для буріння свердловин і може бути використана як змащувальна добавка до бурових рідин на підприємствах геологорозвідувальної галузі при бурінні на нафту, газ, тверді копалини, а також при промисловому нафтовидобутку. Відома змащувальна добавка до бурових рідин [патент РФ № 2106382, С09К 7/02], що містить, мас. %: жирні кислоти тригліцеридів з числом вуглеводневих атомів від 14 до 24 50-80 нейтралізуючий агент 3-6 жирні кислоти з числом вуглеводневих атомів від 16 до 18 оксіетильовані 6-12 молями окису етилену неіоногенна поверхнево-активна речовина 15-40 вода до 100. Дана змащувальна добавка має високі змочувальні але недостатньо високі змащувальні властивості, що негативно може впливати на швидкість зношування бурового інструменту та витрату змащувальної добавки у процесі експлуатації. Також відома змащувальна добавка до бурових рідин [патент UA № 23487 U, C09К 8/02], що містить, мас. %: жирні кислоти 20-30 оксиетильовані алкілфосфати 20-30 продукт конденсації олії з триетаноламіном у співвідношенні 2-2,5: 1-1,5 до 100. Дана змащувальна добавка має достатні змащувальні властивості, але високу в'язкість, що впливає на її розчинення в воді та ускладнює процес експлуатації. Найбільш близькою за складом до запропонованої є змащувальна добавка до бурових рідин [патент UA № 24564 U, C09К 8/02], що містить, мас. %: продукт термічної обробки олії алканоламіном та гідроксидом лужного металу, нейтралізований синтетичними жирними кислотами фр. С7-С16, при 60-85 їхньому масовому співвідношенню, відповідно, 1: 12:0,2-0,7:1-2 неіоненна поверхнево-активна речовина 4-20 нафтова олива до 100. Відома змащувальна добавка має високі змочувальні, антикорозійні та змащувальні властивості, її водна емульсія стабільна в умовах високого вмісту солей жорсткості. Вона використовується в концентрації у воді 0,5-4,0 % мас, як самостійний технологічний засіб, а як добавка - у 0,2-2 %. Однак при жорстких умовах похилого буріння для забезпечення високих змащувальних властивостей необхідно використовувати більш високі її концентрації, що приводить до збільшення витрат змащувальної добавки у процесі експлуатації. Дана добавка також являє собою високов'язку масу, яка створює незручності в експлуатації, потребує розігріву при приготуванні робочих розчинів, що, в свою чергу, призводить до додаткових енерго- і трудовитрат. Задачею корисної моделі є створення змащувальної добавки до бурових рідин, що поряд зі стабільністю емульсії в умовах жорстких вод має високі змащувальні властивості при низьких робочих концентраціях, являє собою текучий продукт, що легко перекачується та розчиняється у воді. Поставлена задача вирішена складом змащувальної добавки до бурових рідин, яка містить продукт термічної обробки олії алканоламіном та гідроксидом лужного металу, нейтралізований жирними кислотами, у присутності неіоногенної поверхнево-активної речовини (ПАР) та нафтової оливи при їхньому масовому співвідношенню, відповідно, 10:5-10:8-3,3:1-6,7:2,34,6:1,7-6,7; ця змащувальна добавка у відмінності від прототипу додатково містить сірку та біодизель, крім того, як жирні кислоти містить ненасичені жирні кислоти, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: продукт термічної обробки олії алканоламіном та гідроксидом лужного металу, нейтралізований ненасиченими жирними кислотами в присутності неіоногенної ПАР та нафтової оливи 33-66 сірка 1-2 біодизель до 100. 1 UA 74135 U 5 10 15 20 25 30 35 В подальшому продукт термічної обробки олії алканоламіном та гідроксидом лужного металу, нейтралізований ненасиченими жирними кислотами, у присутності неіоногенної поверхнево-активної речовини та нафтової оливи при їхньому масовому співвідношенню, відповідно, 10:5-10:8-3,3:1-6,7:2,3-4,6:1,7-6,7, що описане вище, позначене як "продукт термічної обробки". Нижче (див. табл. 1 і 2) наочно показано, що введення до складу змащувальної добавки вказаних у формулі корисної моделі сірки і біодизелю та використання ненасичених кислот заміст насичених у поєднанні з іншими компонентами в знайденому кількісному їх співвідношенні дозволило вирішити поставлену задачу - створення змащувальної добавки до бурових рідин, що має покращенні змащувальні та в'язкісні характеристики. Для одержання змащувальної добавки як нафтову оливу використовують оливи індустріальні загального призначення ГОСТ 20799, марок И-12А, И-20А та інші оливи, які не містять додатків. Як олія можуть бути використані різні олії: ріпакова за ГОСТ 8988-77, гірчична - ГОСТ 880774, соняшникова - ГОСТ1129-73 та ін. Як гідроксид лужного металу використовують гідроксид калію за ГОСТ 9285-78 або гідроксид натрію за ГОСТ 2263-79. Як триетаноламін використовують триетаноламін за ТУ 6-02-916-79. Як неіоногенну ПАР використовують Синтанол ДС-10 за ТУ 6-14-577-88, Синтанол АЛМ-10 за ТУ 6-14-864-88, Неонол АФ-9-10 та Неонол АФ 9-12 за ТУ 2483-077-05766801-98. Вищі ненасичені жирні кислоти - олеїнова кислота (ГОСТ 7580-91), кислоти жирні ненасичені технічні (ТУ.У 001149943-437-98). Біодизель - біодизельне паливо за ДСТУ 6081:2009. Змащувальну добавку отримують шляхом попереднього одержання "продукту термічної обробки" при температурі 100-160 °C при перемішуванні розрахункових кількостей олії, алканоламіну, гідроксиду лужного металу, неіоногенної ПАР та нафтової оливи з подальшою нейтралізацією ненасиченою жирною кислотою, при відповідному їх співвідношенні, який далі обробляється відповідною кількістю сірки. Осіркований "продукт термічної обробки" охолоджується до температури 70-80 °C і змішується з розрахунковою кількістю біодизелю. Одержана змащувальна добавка до бурових рідин являє собою однорідну рідину темнокоричневого кольору. Змащувальна добавка до бурових рідин, що заявляється, застосовується як самостійний технологічний засіб при бурінні свердловин у вигляді 0,3-2,0 % мас. водних розчинів, а також як змащувальна добавка до традиційних бурових рідин при концентрації 0,1-1,0 % мас. Для визначення функціональних властивостей запропонованої змащувальної добавки проводили порівняльну оцінку водних розчинів даної змащувальної добавки, приклади конкретного складу якої приведені в табл. 1, і відомої змащувальної добавки (прототипу) такого складу, % мас: продукт термічної обробки олії алканоламіном та гідроксидом лужного металу, нейтралізований синтетичними жирними кислотами фр. С7-С16 при їхньому масовому співвідношенню, відповідно, 1: 1,5:0,5: 1,5 75 неіоногенна поверхнево-активна речовина 13 нафтова олива до 100. 40 2 UA 74135 U Таблиця 1 Вміст компонентів у добавці, що заявляється, за зразками, мас. % 1 2 3 4 5 Компоненти Продукт термічної обробки олії алканоламіном та гідроксидом лужного металу, нейтралізований ненасиченими жирними кислотами, у присутності неіоногенної поверхнево-активної речовини та нафтової оливи (при масовому співвідношенні компонентів 10: 5-10: 3,3-8: 1-6,7: 2,3-4,6: 1,7-6,7), % мас. Мас. співвідношення: олія: ріпакова олія гірчична олія соняшникова олія триетаноламін гідроксид лужного металу: гідроксид калію гідроксид натрію Вищі ненасичені жирні кислоти: кислоти жирні ненасичені технічні олеїнова кислота неіоногенна ПАР: синтанол АЛМ-10 синтанол ДС-10 неонол АФ9-12 неонол АФ9-10 нафтова олива сірка, % мас. біодизель, % мас. 5 10 15 20 55,8 45,0 64,0 33,7 50,0 10 6,3 10 6,7 10 8,4 10 7,4 7,2 5,9 3,5 5,4 10 9,0 6,7 4,5 5,4 3,6 6,6 2,3 2,7 5 1,5 до 100 3,9 1,9 1,2 до 100 2,9 6,5 1,1 до 100 4,3 3,8 1,9 до 100 3,4 2,4 1,8 до 100. Ефективність змащувальної добавки, що заявляється, оцінювали за змащувальними властивостями - критичному навантаженні Ркр, навантаженні зварювання Рзв, індексі задиру І3 і діаметру плями зношування Д3, які визначали на чотирикульковій машині тертя за ГОСТ 9490. Досліджувались 1 %-ні зразки за прикладами 1-5 добавки, що заявляється, і відомої змащувальної добавки. Для приготування досліджуваних розчинів концентрацією 1 мас. % відповідні кількості зразків змащувальної добавки вводили у воду жорсткістю 4,6 мг-екв./л 3 (готували розчиненням в 1 дм дистильованої води 81 мг безводного СаСl2 і 394 мг MgSO47H2O). Результати порівняльних випробувань приведені в табл. 2. Як видно з приведених результатів випробувань, показники змащувальних властивостей пропонованої змащувальної добавки перевищують аналогічні показники для відомої змащувальної добавки: Ркр в 1,18-1,25 рази, Рзв в 1,18-1,32 рази, И3 в 1,23-1,32 рази, Д3 в 1,141,49 рази нище. 1 %-ні водні розчині змащувальної добавки, яка пропонується, стабільні у воді жорсткістю як 25, так і 50 мг-екв/л. Показники кінематичної в'язкості свідчать про те, що запропонована змащувальна добавка до бурових рідин є високотехнологічна рідина - вона легко прокачується помпою та добре розчиняється у воді. Таким чином, застосування змащувальної добавки, що заявляється, завдяки поліпшеним змащувальним властивостям дозволяє підвищити продуктивність процесу буріння, зменшити витрату дорогого бурильного інструменту. 3 UA 74135 U Таблиця 2 Змащувальна добавка, що номерами: 1 2 3 Показники Змащувальні властивості 1 % водних розчинів на воді 4,6 мгекв/л: Ркр, кН Рзв, кН И3,кН Д3, MM В'язкість кінематична за температури: заявляється, 4 за Відома добавка 5 1040 980 1040 1040 980 832 1230 385 0,72 1230 389 0,67 1370 415 0,58 1370 423 0,55 1370 395 0,64 1040 327 0,82 20 °C 109,9 298,9 400,4 567,3 98,7 50 °C 55,4 89,7 75,7 121,2 52,8 Стійкість 1 %-них розчинів змащувальної добавки у воді жорсткістю, мг-екв/л: 4,6 25 50 Стаб. Стаб. Стаб. Стаб. Стаб. Стаб. Стаб. Стаб. Стаб. Стаб. Стаб. Стаб. Стаб. Стаб. Стаб. Вязка маса Вязка маса Стаб. Стаб. Стаб. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Змащувальна добавка до бурових рідин, що містить продукт термічної обробки олії алканоламіном та гідроксидом лужного металу, нейтралізований жирними кислотами у присутності неіоногенної поверхнево-активної речовини (ПАР) та нафтової оливи, при їхньому масовому співвідношенні, відповідно, 10:5-10:8-3,3:1-6,7:2,3-4,6:1,7-6,7 яка відрізняється тим, що додатково містить сірку та біодизель, як жирні кислоти містить ненасичені жирні кислоти, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: продукт термічної обробки олії алканоламіном та гідроксидом лужного металу, нейтралізований ненасиченими жирними кислотами в присутності неіоногенної ПАР та нафтової оливи 33-66 сірка 1-2 біодизель до 100. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4