Концентрат промывочной жидкости для резания и бурения горных пород

 

Концентрат промывочной жидкости для резания и бурения горных пород относится к области химии, а именно к смесям, используемым при бурении скважин различного назначения и резания горных пород. Концентрат промывочной жидкости для резания и бурения горных пород содержит масляную фазу, смазочную добавку, воду и неионогенный эмульгатор, в качестве масляной фазы - растительное талловое масло, а в качестве смазочной добавки - гидролизат гумминовых кислот или их производных при следующем соотношении ингредиентов, мас. %: растительное талловое масло 10 - 20, неионогенный эмульгатор 10 - 20, гидролизат гумминовых кислот или их производных 5 - 20, вода - остальное. Концентрат обеспечивает улучшение смазочных характеристик растворов, содержащих его. Рабочие жидкости готовят разбавлением концентрата водой в 20-100 раз. 2 табл.

Изобретение относится к области химии, а именно к смесям (концентратам), используемым при бурении скважин различного назначения, резания горных пород.

Известны композиции веществ, обеспечивающие эффективный теплосъем и смазку при резании и бурении горных пород и состоящие, как правило, из масла, смазочной добавки, различных функциональных добавок и поверхностно-активных веществ (ПАВ).

В частности, в практике известны смазочные добавки, такие, как Ленол-32, "Сликпайн" фирмы Massina, а также композиции того же назначения, содержащие отходы очистки масел, смеси глины, жира и отходов хлебопекарных предприятий, смеси парафинов с базовыми маслами, смесь растительного масла, антиоксиданта, органических кислот и их эфиров, смесь буровой жидкости с продуктами окисленного таллового масла, смеси аминов и амидов талловых кислот, смеси полиэтиленгликоля, эфиров и кубовых остатков производства этилена и т.д. (1 - 13).

Многообразие используемых составов определяется многочисленностью и противоречивостью требований, предъявляемых к свойствам композиций, получаемых, как правило, простым смешиванием компонентов.

Кроме того, выбор конкретных композиций определяется особенностями зоны бурения и резания различных горных пород, а также себестоимостью и доступностью компонентов.

Исходя из особенностей бурения на территории России, наибольшее применение нашел прототип-концентрат, содержащий 20 - 23% минерального масла, 15 - 18% смазочных добавок, в частности остатков дистилляции жирных кислот, 30 - 33% полиэтиленгликоля (ПЭГ), 30 - 33% неионогенного эмульгатора (эфиры жирных кислот и производных фенолов), 1 - 2% присадок и 1 - 2% воды (14).

Данная композиция отличается повышенными смазочными характеристиками, а также высокой стабильностью в широком диапазоне свойств, отвечающих требованиям производственных условий.

Для практического применения в качестве бурового раствора концентрат сначала разбавляют водой или 0,2 - 0,5% водным раствором полиакриламида (ПАА) до 40 - 50% раствора, который далее разбавляют до 2% раствора концентрата.

Однако смазочные свойства данного раствора не всегда отвечают предъявляемым к нему на практике требованиям. Кроме того приготовление буровых растворов данного состава в полевых условиях затруднено из-за необходимости использовать нагрев его составных элементов в различных температурных режимах.

Задачей, стоящей перед авторами, являлось создание упрощенной по составу и технологии изготовления композиции, эквивалентной по технико-эксплуатационным характеристикам прототипу, но отличающейся от него повышенной экологической безопасностью и доступностью компонентов.

Указанная задача решается созданием композиции, где в качестве масляной фазы используется растительное талловое масло, а в качестве дополнительного эмульгатора и смазочной добавки - его смесь с водными гидролизатами гумминовых кислот или их производных, например эфиров (ГГК), получаемых при переработке растительного сырья, например илов, лигнина и т.п., при следующем соотношении ингредиентов, мас.%.

Растительное талловое масло - 10 - 20 Неионогенный эмульгатор - 0 - 20 Гидролизаты гумминовых кислот или их производных - 5 - 20 Вода - Остальное В качестве таллового масла (ТМ) используются промышленно выпускаемые растительные масла, в частности по ТУ 13-0281078-119-89, в качестве эмульгатора - неионогенный ПАВ типа СПАН или ТВИН, а также эфиры жирных кислот и производных алкилфенолов, используемые в прототипе (выбор эмульгатора производится эмпирическим путем, исходя из состава компонентов и особенностей применения концентрата в практике), в качестве ГГК могут быть использованы, в частности, промышленно выпускаемые гидролизаты, например по ТУ64-11-92 "Продукт окислительно-восстановительной деструкции органических отходов биогенного происхождения", ВНИИГидролиз, 1992, а также кислоты и/или соли гумминовых кислот в щелочах или иных растворителях.

Для получения целевой композиции компоненты перемешивают до получения однородной эмульсии в условиях, подбираемых исходя из состава смеси.

Рабочие жидкости готовят разбавлением концентрата водой в 20 - 100 раз. Добавки концентрата в количестве 2 масс.% к полимерным и полимерно-глинистым растворам совместимы и придают им повышенные смазочные свойства.

Пример.

Концентрат готовят смешением расчетных количеств таллового масла, неионогенного эмульгатора (алкоксилированные эфиры жирной кислоты, ТВИН-80, СПАН-25 и т. д.), 10 - 20% водного раствора ГКК различного происхождения и перемешивают в течение 1,5 - 2 часов до достижения однородной гомогенной смеси.

Для получения промывочного раствора концентрат разбавляют до содержания основных компонентов в концентрации 2 мас.%.

Источники информации 1. ТУ 38.101.816-86. "Эмульсол Ленол-22 Ленинград, 1986, ВТО Союзнефтеоргсинтез 2. ТУ 38.101.951-86. "Эмульсол Ленол-25П" Ленинград, 1986, ВТО Союзнефтеоргсинтез 3. А.с. СССР N 861385, кл. C 09 K 7/02, 1981.

4. А.с. СССР N 1303606, кл. C 09 K 7/00, 1987.

5. Абдрахманов Р. Г. и др. Растворы, содержащие смазочную добавку на основе синтетических жирных кислот. Сб. науч. трудов. Башкир. НИПИнфть, 1987, N 76, с. 80 - 85 6. Файнштейн И.З. Синтез и исследования эмульгаторов для инвертных эмульсионных буровых растворов, Бурение. 1981, N 8, с. 15 - 17 7. Совершенствование буровых растворов в США. Нефт. пром., сер. Бурение, Э-И, заруб. опыт, 1986, вып. 17, с. 1 - 6
8. Смазочные добавки к буровым растворам фирмы "Массина". Нефт. Пром., сер. Строительство скважин, Э-И, заруб. опыт, 1989, вып. 1, с. 14 - 16
9. Акц. заявка Великобритании N 2166782, кл. C 09 K 7/02, 1986.

10. А.с. СССР N 4631136, кл. C 09 K 7/06, 1986.

11. А.с. СССР N 1425194, кл. C 09 K 7/02, 1988.

12. А.с. СССР N 870427, кл. C 09 K 7/02, 1981.

13. А.с. CCCH N 1011677, кл. C 10 M 3/14, 1983.

14. А.с. СССР N 1208062, кл. C 09 K 7/02, 1986.

Формула изобретения

Концентрат промывочной жидкости для резания и бурения горных пород, содержащий масляную фазу, смазочную добавку, воду и неионогенный эмульгатор, отличающийся тем, что в качестве масляной фазы он содержит растительное талловое масло, а в качестве смазочной добавки - гидролизат гумминовых кислот или их производных при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Растительное талловое масло - 10 - 20
Неионогенный эмульгатор - 10 - 20
Гидролизат гумминовых кислот или их производных - 5 - 20
Вода - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2