Смазочная добавка сдб-м для буровых растворов

 

Изобретение относится к бурению нефтяных, газовых и геологоразведочных скважин, а именно к смазочным добавкам для буровых растворов. Техническим результатом является снижение коэффициента трения бурового раствора, обработанного заявленной смазочной добавкой, при одновременном снижении ее расхода. Смазочная добавка для буровых растворов, содержащая жирные кислоты триглицеридов и оксиэтилированную жирную кислоту С₁₇Н₃₅СОО(С₂Н₄О)₆Н, содержит в качестве жирных кислот триглицеридов флотогудрон и дополнительно оксиэтилированный алкифенол С₉Н₁₉С₆Н₄О(С₂Н₄)₁₀ОН, триэтаноламин, пентамер пропилена при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: флотогудрон - 27-35; оксиэтилированный алкилфенол - С₉Н₁₉С₆Н₄О(С₂Н₄)₁₀ОН - 2-6; оксиэтилированная жирная кислота С₁₇Н₃₅СОО(С₂Н₄О)₆Н - 2-5; триэтаноламин - 3-6; пентамер пропилена - 50-60. 2 табл.

Изобретение относится к бурению нефтяных, газовых и геологоразведочных скважин, а именно к смазочным добавкам для буровых растворов.

Известна смазочная добавка для буровых растворов, включающая углеводородную жидкость - растительные масла, отходы их производства и переработки, а также аналогичные жидкости, т.е. жирные кислоты триглицеридов с числом углеводородных атомов от 14 до 18, не менее 0,1 об.% водного раствора щелочного агента с концентрацией 0,15-1,2% и сапропель - 1 ч на 3-50 ч водного раствора [1].

Недостатком известного состава является низкая смазочная и противоизносная способность бурового раствора.

Наиболее близким аналогом к заявляемой смазочной добавке является смазочная добавка ФК-2000 для обработки буровых растворов, содержащая жирные кислоты триглицеридов с числом атомов от 14 до 24, оксиэтилированную жирную кислоту, нейтрализующий агент и воду [2].

Недостатком этого состава является недостаточная смазочная и противоизносная способность бурового раствора, интенсивное вспенивание буровых растворов и высокая температура застывания (выше минус 5).

Технический результат заявляемого изобретения выражается в снижении коэффициента трения бурового раствора, обработанного заявляемой смазочной добавкой при одновременном снижении ее расхода.

Технический результат достигается тем, что смазочная добавка для буровых растворов, содержащая жирные кислоты триглицеридов и оксиэтилированную жирную кислоту С₁₇Н₃₅СОО(C₂H₄O)₆H, содержит в качестве жирных кислот триглицеридов флотогудрон и дополнительно оксиэтилированный алкилфенол C₉H₁₉C₆H₄O(C₂H₄)₁₀OH, триэтаноламин, пентамер пропилена при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Флотогудрон - 27-35 Указанный оксиэтилированный алкилфенол - 2-6 Указанная оксиэтилированная жирная кислота - 2-5 Триэтаноламин - 3-6 Пентамер пропилена - 50-60 Признаками изобретения являются 1. Флотогудрон 2. Оксиэтилированные алкилфенолы C₉H₁₉C₆H₄O(C₂H₄)₁₀OH 3. Оксиэтилированная жирная кислота
4. Триэтаноламин
5. Пентамер пропилена
Признаки 1, 3 являются общими с прототипом, признаки 2, 4 и 5 являются отличительными признаками изобретения.

Задача снижения трения в процессе бурения в настоящее время решена лишь частично. При применении существующих смазочных добавок не происходит существенного снижения трения и технологических параметров бурового раствора в зависимости от горно-геологических условий бурения. В различных регионах эти показатели существенно отличаются друг от друга.

Предложенный состав существенно расширяет области использования смазочных добавок и обеспечивает:
- снижение трения между бурильными трубами и стенкой скважины;
- ингибирование разбуриваемых минералов;
- улучшение технологических показателей свойств буровых растворов: пластической и динамической вязкостей, статического напряжения сдвига, показателя фильтрации;
- легкое диспергирование в воде, буровых растворах;
- ограничение применения пеногасителей;
- совмещение со всеми химическими реагентами;
- исключение искажения показаний газового каротажа;
- улучшение флокулирующей способности буровых растворов с малым содержанием твердой фазы.

Технический результат достигается за счет содержания в смазочной добавке жирных кислот триглицеридов, оксиэтилированной жирной кислоты С₁₇Н₃₅СОО(С₂Н₄О)₆Н, в качестве жирных кислот триглицеридов содержит флотогудрон и дополнительно оксиэтилированный алкилфенол C₉H₁₉C₆H₄O(C₂H₄)₁₀OH,
триэтаноламин, пентамер пропилена при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Флотогудрон - 27-35
Указанный оксиэтилированный алкилфенол - 2-6
Указанная оксиэтилированная жирная кислота - 2-5
Триэтаноламин - 3-6
Пентамер пропилена - 50-60
Входящие в смазочную добавку компоненты недефицитны и имеют крупнотоннажное производство.

Флотогудрон (кубовые остатки после дистилляции олеиновой кислоты из рапсового масла) выпускается по ТУ 18 РСФСР 744-77 и содержит до 40% олеиновой кислоты, до 15-20% моно-, ди- и триглицеридов кислот рапсового масла, остальное представлено димерами, тримерами и т.д. жирных кислот.

Оксиэтилированный алкилфенол C₉H₁₉C₆H₄O(C₂H₄)₁₀OH выпускается в виде неонола марки АФ₉-10 по ТУ 2483-077-05766801-98. Обеспечивают эмульгирование смазочной добавки в средах буровых растворов и дополнительное снижение трения.

Оксиэтилированная жирная кислота С₁₇Н₃₅СОO(С₂H₄О)₆H выпускается под названием стеарокс-6 согласно ГОСТ 8990-75 с изм. 1, 2, 3. Используется для снижения пенообразования и трения.

Триэтаноламин выпускается согласно ТУ 6-02-916-79 с изм. 1, 2, 3, 4.

Пентамер пропилена выпускается согласно ТУ 2411-020-05766801-94. В состав смазки вводится для уменьшения вязкости и в качестве растворителя.

Пример. Эффективность заявляемой смазочной добавки СДБ-М для буровых растворов подтверждается результатами исследований, которые приведены в табл.1.

Снижение величины силы трения определяли на приборе Lubricity Tester фирмы OFITE (США) в соответствии со стандартом при нагрузке 1,03 МПа и частоте вращения 60 об/мин при введении 1% смазочной добавки в исходный глинистый раствор плотностью 1150 кг/м³.

Сравнительный анализ эффективности заявляемой смазки СДБ-М и взятой за прототип ФК-2000 проводился на глинистом и крахмальном буровых растворах.

Глинистый буровой раствор готовился по рецептуре 1 (на 1 м³): глинопорошок Куганакский - 250 кг, сода кальцинированная - 3 кг, КМЦ "Камцел-2" - 2 кг, ФХЛС - 0,5 кг, остальное - водопроводная вода.

Крахмальный раствор готовился по рецептуру 2 (на 1 м³): едкий калий - 0,5 кг; модифицированный крахмал - 40 кг; пластовая вода плотностью 1180 кг/м³ - остальное.

Для сравнения с составом по прототипу взята предлагаемая смазка СДБ-М (пример 4), содержащая, %: флотогудрон - 33, триэтаноламин - 6, неонол - 10-3, стеарокс - 6-4, пентамер - 54
Результаты сравнительного анализа приведены в табл.2. Как видно из приведенных результатов, смазочная добавка СДБ-М превосходит смазочную добавку ФК-2000.

Способ приготовления оптимального состава смазочной добавки СДБ-М. В реактор загружают растворитель - пентамер пропилена в количестве 54 мас.%, добавляют при перемешивании кубовые остатки после дистилляции олеиновой кислоты из рапсового масла в количестве 33 мас.%, после получения однородного раствора (время 30-40 мин, температура 20-25^oC) вводят триэтаноламин в количестве 6 мас.%, при этом температура реакционной массы повышается до 30-35^oC и снова перемешивают до получения однородной массы в течение 40-50 мин. Затем смесь нагревают до 50-55^oC, добавляют в нее предварительно нагретый до температуры плавления (40-50^oC) стеарокс-6 в количестве 4 мас.%, неонол-10 в количестве 3 мас.%, все перемешивают до получения однородной массы в течение 50 мин при 40-50^o.

Данную смазочную добавку вводят в буровой раствор в количестве 0,1-1,0 мас.% бурового раствора в натуральном виде или в виде 10-20% водного раствора. При ее использовании обеспечивается снижение коэффициента трения на 30-80%. Промысловые испытания подтвердили высокую эффективность заявляемого состава.

Источники информации
1. Патент РФ 2055089, кл. С 09 К 7/00, 1986.

2. Патент РФ 2106382, кл. С 09 К 7/02, 1998.

Формула изобретения

Смазочная добавка для буровых растворов, содержащая жирные кислоты триглицеридов и оксиэтилированную жирную кислоту С₁₇Н₃₅СОО(С₂Н₄О)₆Н, отличающаяся тем, что она содержит в качестве жирных кислот триглицеридов флотогудрон и дополнительно оксиэтилированный алкифенол С₉Н₁₉С₆Н₄О(С₂Н₄)₁₀ОН,
триэтаноламин, пентамер пропилена при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:
Флотогудрон - 27 - 35
Указанный оксиэтилированный алкилфенол - 2 - 6
Указанная оксиэтилированная жирная кислота - 2 - 5
Триэтаноламин - 3 - 6
Пентамер пропилена - 50 - 60

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2