Многофазный концентрат смазочного средства для использования в водных рабочих жидкостях в области разведки недр путем разбуривания

 

Изобретение относится к смазочным средствам, которые в ходе осуществления бурения добавляют к соответствующим буровым растворам. Техническим результатом является повышение эффективности, по крайней мере, в ранней фазе использования смазочных средств на органической основе. Многофазный концентрат смазочного средства для использования в водных рабочих жидкостях в области разведки недр путем разбуривания содержит жидкие и/или твердые при комнатной температуре органические компоненты с действием смазочного средства - О-фаза вместе с эмульгаторами, тонкодиспергированные в дисперсионной водной фазе - В-фаза, имеющие температуру фазовой инверсии ТФИ выше комнатной температуры и полученные нагреванием многофазной системы до температур, равных или выше ТФИ, и содержат дополнительно присадки для области применения экстремального давления - противозадирные присадки. 12 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к многофазному концентрату смазочного средства для использования в водных рабочих жидкостях в области разведки недр путем разбуривания. Ниже изобретение описывается при использовании таких, чисто водных буровых растворов и получаемых на их основе буровых шламов. Область применения предлагаемых согласно изобретению гидравлических жидкостей, однако, не ограничивается этим. Соответствующие гидравлические жидкости также используют в особенности при проблемах, возникающих вследствие прихвата бурильной колонны за счет перепада давлений или температур, в особенности в случае неоднородных сред, при капитальном ремонте скважин, интенсификации добычи и в аналогичных областях использования при такого рода бурениях.

В специальной технологии при геологической разведке, например, нефтяных и/или газовых месторождений различают три основных типа используемых в этом случае на практике гидравлических жидкостей, в особенности соответствующих буровых шламов: системы на масляной основе, которые, как правило, имеют дисперсионную масляную фазу в смеси с дисперсной водной фазой в смысле так называемых инвертных эмульсий типа вода-в-масле; системы типа масло-в-воде на водной основе, в которых водная фаза с растворенными и диспергированными в ней вспомогательными веществами образует дисперсионную фазу, а масляная фаза находится в ней в тонкоэмульгированном состоянии; а также, наконец, класс чисто водных буровых растворов. В отношении указанного здесь последним класса буровых растворов нужно сказать, что в особенности в самое последнее время снова возвращаются к возможности использования чисто водных систем на основе растворимых силикатов щелочных металлов, которые также известны как жидкие стекла или системы на основе жидкого стекла.

Совместному использованию компонентов с ясно выраженным смазочным действием в буровых шламах придается важное значение. Так, при этом можно существенно ускорять проходку и тем самым сокращать время, необходимое для бурения на заданную глубину, предотвращать или по крайней мере отдалять возникновение нарушений, например, возникающих вследствие прихвата бурильной колонны за счет перепада давлений или температур. Что касается общих специальных сведений, то рекомендуется, например, книга авторов George R. Gray и Н. С. Н. Darley "Состав и свойства рабочих жидкостей для бурения нефтяных скважин", четвертое издание, 1980/1981гг. , изд. Gulf Publishing Company, Хьюстон, и цитированное там большое количество специальной и патентной литературы, а также справочник "Прикладная техника бурения" под ред. Adam Т. Borgoyne и др., первое издание Общества инженеров-нефтяников, Ричардсон, Техас, США.

Также из существующего уровня техники известно, что для буровых растворов одно из первостепенных значений имеет смазочно-охлаждающее свойство (особенно по мере роста глубин и забойных температур), для обеспечения которого в эти растворы (водные или эмульсионные) вводятся (добавляются) соответствующие средства (см. Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов, Москва, 1972, стр.376-387).

Особенно важным может быть использование вспомогательных компонентов с действием смазочного средства в рабочих жидкостях на водной основе, в особенности в соответствующих водных буровых шламах, В этом случае в качестве (частичной) задачи ставится, в частности, следующая специфическая проблема: нерастворимые в водной системе вспомогательные компоненты с ясно выраженным смазочным действием - обычно соответствующие компоненты органического происхождения - должны быть по возможности высокодиспергированы и при этом гомогенно распределены в промывочной системе. В особенности это относится также уже к рабочему этапу их первичного смешения с буровым шламом в ходе осуществления периодического или непрерывного пополнения количества бурового шлама, которое в возрастающем масштабе необходимо за счет проходки и тем самым увеличивающегося и заполняемого буровым шламом объема пустого пространства.

Задачей данного изобретения является разработка нового варианта, согласно которому смазочные средства, соответственно, системы смазочных средств на органической основе могут находиться в устойчивом при хранении высокодисперсном состоянии в дисперсионной водной фазе. Таким образом становится возможным смешение таких систем смазочных средств с водными гидравлическими жидкостями, например, типа соответствующих буровых шламов, и немедленная высокодисперсная гомогенизация органической фазы в водной системе. С этим, однако, также связано повышение эффективности по крайней мере в ранней фазе использования смазочных средств на органической основе.

Поставленная задача решается многофазным концентратом смазочного средства для использования в водных рабочих жидкостях в области разведки недр путем разбуривания, содержащий жидкие и/или твердые при комнатной температуре органические компоненты с действием смазочного средства - масляная фаза - О-фаза вместе с эмульгаторами, тонкодиспергированные в дисперсионной водной фазе-В-фаза, причем система из О-фазы вместе с эмульгаторами с В-фазой имеет температуру фазовой инверсии ТФИ выше комнатной температуры и ее получают путем нагревания многофазной системы до температур, равных или выше ТФИ, и последующего охлаждения до температур ниже ТФИ, при этом концентрат дополнительно содержит присадки для области применения экстремального давления - противозадирные присадки.

Для понимания представленных принципов работы согласно изобретению ниже вкратце приводятся соответствующие сведения для широкого круга специалистов.

Известно, что эмульсии масло-в-воде при использовании выбранных, в особенности по крайней мере частично неионных, эмульгаторов, соответственно, систем эмульгаторов при нагревании претерпевают инверсию фаз, то есть, при повышенных температурах внешняя водная фаза может становиться внутренней фазой. Это естественно-научное явление инверсии фаз, характеристика и подбор выбранных эмульгаторов для появления этой способности к инверсии фаз и потенциальные практические области использования этого особого эффекта рассматриваются в большом количестве опубликованной в печати литературы. Эта технология до сих пор является важной в особенности в связи с приготовлением косметических композиций. В этом отношении следует указать, например, на раскрытие европейских патентов 0354586 и 0521981, где описывается приготовление стабильных, низковязких эмульсий типа масло-в-воде полярных масляных компонентов, соответственно, получение кремов типа масло-в-воде.

Объектом заявки с более ранним приоритетом заявителя (немецкая заявка на патент 19643840) является использование четко выраженного здесь естественно-научного принципа инверсии фаз в многофазных смесях воды с маслом в случае водных рабочих жидкостей для разведки недр путем разбуривания и/или осуществляемой далее обработки таких буровых скважин. В описании этой заявки с более ранним приоритетом подробно рассматриваются естественно-научные и технические данные, соответственно, их учет в рамках применения само по себе известного принципа инверсии фаз, соответственно, относящейся к нему области температуры инверсии фаз. Раскрытие этой заявки с более ранним приоритетом поэтому определенно также относится к объекту раскрытия настоящего изобретения, так что ниже приводится еще только краткое описание существенных элементов известных специальных сведений, которые нужно учитывать в рамках предлагаемого в настоящее время согласно изобретению технического решения.

На возникновение конкретной в каждом случае области температур инверсии фаз (ТФИ, соответственно, промежуточная фаза) в рамках зависимого от температуры образования стабильной в каждом случае системы при равновесии фаз О/В-фаза - промежуточная фаза - В/О-фаза влияет множество конкретных параметров: химическая природа масляной фазы; характеристика эмульгаторов, соответственно, систем эмульгаторов; нагрузка водной фазы. Область инверсии фаз в соответствующей многокомпонентной системе можно определять экспериментальным путем за счет измерения электропроводности в зависимости от температуры многокомпонентной системы. Дисперсионная водная фаза в О/В-системе обеспечивает высокую электропроводность. Дисперсионная масляная фаза в В/О-состоянии может снижать электропроводность практически до нуля. Область температур между этими обеими граничными областями является характерной для промежуточной фазы инверсии.

В опубликованной в последнее время литературе указывается дополнительно возможность определения области температур инверсии фаз расчетным путем. В этой связи следует в особенности указать публикацию авторов Th. Furster, W. von Rybinski, H. Tesmann и A. Wadle "Расчет оптимальных смесей эмульгаторов для инверсии фаз при эмульгировании", International Journal of Cosmetic Science, 16, 84 - 92 (1994). В этой публикации представлено, как для заданных трехкомпонентных систем из масляной фазы, водной фазы и эмульгатора на основе характерного для масляной фазы значения, эквивалентного количеству атомов углерода в алканах, можно рассчитать область температур инверсии фаз методом расчета инверсии фаз в концентратах. В этой публикации Furster и др. в свою очередь приводятся ссылки в особенности на имеющую важное значение литературу в отношении затронутого здесь комплекса, список которой представлен на с. 91 и 92, причем его нужно рассматривать в связи с раскрытием этой публикации Furster и др. В частности, затем при помощи многочисленных примеров представлено, как с помощью метода расчета инверсии фаз в концентратах в рамках концепции числа, эквивалентного количеству атомов углерода в алканах, можно осуществлять выбор и оптимизацию эмульгаторов, соответственно, систем эмульгаторов для достижения заданных значений области температур инверсии фаз.

В цитированной литературе, сверх того, приводятся следующие важные специальные сведения: Путем использования рабочей среды нагрева многофазных смесей необходимых веществ до температур в области инверсии фаз и/или выше с последующим охлаждением нагретой смеси необходимых веществ до температур ниже температуры инверсии фаз получают водные О/В-эмульсии или О/В-дисперсии с предельно высокодисперсной О-фазой. Высокодисперсность таких эмульсий может доходить до того, что их частицы более визуально невидимы, эмульсии имеют скорее прозрачный, опалесцирующий внешний вид. Это состояние может обеспечиваться также в течение более продолжительных периодов хранения за счет достаточного понижения температуры материала ниже области инверсии фаз. Предлагаемое согласно изобретению техническое решение используют в его предпочтительных конкретных вариантах осуществления.

Соответственно этому, предпочтительный согласно изобретению многофазный концентрат смазочного средства указанного рода отличается тем, что нижний предел ТФИ находится при температурах выше 25-30^oС и предпочтительно при температурах, равных или выше 40-50^oС. Использование таких эмульгаторов в соответствующей системе может быть особенно целесообразным для обеспечения еще более высоких нижних пределов ТФИ многофазной системы, например, следовательно, нижних предельных значений от 60 до 70^oС или также еще выше. Очевидно, что для хранения полученного согласно изобретению многофазного концентрата с предельно высокодисперсной масляной фазой при комнатной температуре или только при незначительно повышенных температурах может быть важным достаточное удаление от нижнего предела ТФИ, чтобы гарантировать стойкое высокодисперсное состояние масляной фазы. Желательную стабильность здесь могут обеспечивать интервалы температур по крайней мере от 20 до 40^oС между температурой хранения и нижним пределом температуры инверсии фаз.

Высказанной здесь точке зрения придают меньшее значение тогда, когда дисперсная масляная фаза при хранении затвердевает до образования твердого вещества, так что рекомбинация в области температуры хранения исключается с самого начала (см. подробности на этот счет ниже).

Далее, согласно изобретению, верхний предел температуры инверсии фаз многофазного концентрата предпочтительно находится самое большее при температуре примерно 100^oС или только незначительно выше, максимально он составляет от 110 до 120^oС. Верхний предел ТФИ предпочтительно находится в области 80-95^oС и в особенности максимально составляет 90^oС. Таким образом обеспечивается то, что при образовании фазы микроэмульсии за счет установления области температур ТФИ не возникают никакие дополнительные технические затруднения.

Используемые согласно изобретению в качестве смазочных средств, соответственно, компонентов смазочных средств составные части при комнатной температуре могут быть жидкими и/или твердыми. При использовании на практике, например, в водном буровом шламе, их просто вводят в недра Земли с их повышенными рабочими температурами и тогда здесь они само по себе известным образом расплавляются, соответственно, размягчаются настолько, что они выполняют свою функцию в качестве смазочного средства также в том случае, если они являются твердыми при комнатной температуре. Решающим для предлагаемого согласно изобретению технического решения в принципе, однако, является следующее преимущество: смешение свежих количеств полученных согласно изобретению многофазных концентратов смазочных средств с промывочными системами, в особенности с водными буровыми шламами, приводит без всяких проблем к гомогенному распределению составной части смазочного средства в форме мельчайших частиц во всем объеме рабочей жидкости.

Если, согласно изобретению, нужно использовать органические компоненты смазочных средств, которые при комнатной температуре или при только слегка повышенной температуре хранения находятся в виде твердых веществ, то может оказаться предпочтительным в этом случае выбирать такие компоненты, которые при температурах, равных или выше температуры инверсии фаз, и в особенности при максимальных рабочих температурах для последующего возникновения инверсии фаз за счет охлаждения, по крайней мере, преобладающей частью находятся в текучем состоянии. Как правило, следовательно, тем самым предпочтительны компоненты смазочных средств, температуры плавления которых составляют максимально примерно 100^oС, предпочтительно, однако, ниже.

Количественные соотношения В-фазы к O-фазе для концентратов смазочных средств согласно предлагаемому в изобретении техническому решению можно выбирать в широких пределах. В принципе пригодна широкая область соотношений В-фазы к O-фазе от 10/90 до 90/10, предпочтительно область от 25/75 до 80/20. Особенно пригодные соотношения компонентов смеси в данном случае находятся в пределах от 35/65 до 60/40, причем используют как маловязкие, так и также сравнительно более тяжелые подвижные вплоть до вязких эмульсии, соответственно, дисперсии, пока обеспечивается O/В-состояние. Путем простого разбавления водой или водными компонентами в любое время также на месте можно обеспечивать достаточную текучесть концентрата необходимого вещества.

В отношении выбора пригодных эмульгаторов, здесь теперь приводится совокупность соответствующих специальных сведений о значении эмульгаторов для явления зависимой от температуры инверсии фаз, а также общих сведений об эмульгаторах. Как уже было указано выше, в особенности пригодны эмульгаторы, которые, по крайней мере, частично, предпочтительно по крайней мере, преобладающей частью, имеют неионную структуру и/или как неионные структурные элементы, так и также анионные структурные элементы связываются друг с другом с образованием основной молекулярной структуры. При этом, далее, в принципе имеет значение то, что в качестве эмульгаторов предлагаемый концентрат включает многокомпонентные системы эмульгаторов предпочтительно в особенности для более легкой подгонки температуры инверсии фаз к заданной при использовании на практике области температур инверсии фаз. Здесь особое значение могут иметь в особенности смеси из эмульгаторов в качестве главных компонентов со сравнительно сильнее выраженной гидрофильностью и соэмульгаторов с повышенной липофильностью. Эмульгаторы, являющиеся главными компонентами, со значениями гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) в области ГЛБ от 6 до 20 и предпочтительно от 7 до 18 представляют собой предпочтительные вспомогательные вещества рассматриваемого здесь рода. Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления, такие эмульгаторы в качестве главных компонентов используют вместе с более липофильными соэмульгаторами, которые имеют более низкое значение ГЛБ, в расчете на соответствующий эмульгатор в качестве главного компонента.

В отношении химической характеристики неионных эмульгаторов, соответственно, содержащих неионные компоненты систем эмульгаторов, можно указать на чрезвычайно обширные сведения из специальной литературы и соответствующий другой, опубликованный в печати материал. В этой связи следует указать публикацию К. Shinoda и Н. Kunieda "Характеристика фаз эмульсий: температура инверсии фаз и гидрофильно-липофильный баланс" в сборнике "Энциклопедия технологии эмульсий", 1983г., том 1, с.337-367. В отношении соответствующего, опубликованного в печати материала, далее, следует указать публикацию Gordon L. Hollis "Поверхностно-активные вещества Европы", третье издание, изд. The Royal Society of Chemistry, в особенности главу 4: "Неионные поверхностно-активные вещества" (с.139-317). Далее, следует указать, например, следующие книги: M.J. Schick "Неионные поверхностно-активные вещества", изд. Marcel Dekker, INC, Нью-Йорк, 1967; H.W. Stache "Анионные поверхностно-активные вещества", изд. Marcel Dekker, INC, Нью-Йорк, Базель, Гонконг; др. N. Schunfeldt "Поверхностно-активные аддукты этиленоксида", Научно-техническое издательское общество мбХ, Штутгарт, 1976 г.

На основании этих обширных сведений об эмульгаторах, по крайней мере, частично неионного строения при использовании вышецитированной специальной литературы (Schinoda и др., а также Th. Furster и др.) можно рассчитать область температуры инверсии фаз для заданной смеси из масляной фазы, эмульгатора и водной фазы. Соответственно этому, ниже приводятся некоторые дополнительные, предпочтительные согласно изобретению определяющие элементы для выбора эмульгаторов. Особенно пригодные эмульгаторы могут относиться в особенности, по крайней мере, к одному из следующих классов веществ: (олиго)алкоксилаты - в особенности низшие алкоксилаты, причем здесь особое значение имеют соответствующие этоксилаты и/или пропоксилаты - содержащие липофильные остатки и способные к алкоксилированию структурных единиц природного и/или синтетического происхождения. При этом известным образом определяют длины алкоксилатных остатков по отношению к имеющимся в молекуле липофильным остаткам, подходящее в каждом случае соотношение компонентов смеси гидрофильного и гидрофобного характера и связанное с этим соответствие значений ГЛБ. Алкоксилаты указанного рода, как известно, являются такими, то есть со свободной концевой гидроксильной группой в алкоксилатном остатке, неионными эмульгаторами, причем, однако, соответствующие соединения также могут быть защищены по концевым группам, например, путем этерификации с образованием сложных эфиров и/или путем образования простых эфиров.

Другим важным классом неионных эмульгаторов для целей изобретения являются неполные сложные эфиры и/или неполные простые эфиры многоатомных спиртов в особенности с 2-6 атомами углерода и 2-6 гидроксильными группами и/или их олигомеры с содержащими липофильные остатки кислотами и/или спиртами. Многоатомные спирты с 2-6 гидроксильными группами в структурной единице, соответственно, происходящие от них олигомеры соответственно этому могут представлять собой в особенности диолы и/или триолы, соответственно, продукты их олигомеризации, причем особое значение придают гликолю и глицерину или их олигомерам. Однако, также другие многоатомные спирты указанного здесь общего рода, как триметилолпропан, пентаэритрит, вплоть до гликозидов, или их соответствующие олигомеры, могут являться структурными единицами для взаимодействия с содержащими липофильные остатки кислотами и/или спиртами, которые тогда представляют собой важные компоненты эмульгаторов согласно изобретению. К области неполных простых эфиров многоатомных спиртов нужно отнести также известные неионные эмульгаторы типа блоксополимеров этиленоксида с пропиленоксидом и бутиленоксидом. Следующим примером соответствующих компонентов эмульгаторов являются алкил(поли)гликозиды спиртов с длинной цепью.

Особенно важным примером эмульгаторов являются жирные спирты природного и/или синтетического происхождения, другими примерами соэмульгаторов являются алкилоламиды, аминоксиды и лецитины. Не исчерпывающим образом, из перечисленных здесь классов веществ следует назвать следующих представителей: (олиго)алкоксилаты содержащих липофильные остатки структурных единиц могут происходить в особенности от выбранных представителей из следующих классов содержащих липофильные остатки структурных единиц: жирные спирты, жирные кислоты, жирные амины, жирные амиды, эфиры жирных кислот и жирных спиртов и/или простые эфиры жирных спиртов, алканоламиды, алкилфенолы и/или продукты их взаимодействия с формальдегидом, а также дальнейшие продукты взаимодействия содержащих липофильные остатки основных молекул с низшими алкоксидами. Как указано, соответствующие продукты взаимодействия также могут содержать по крайней мере частично защищенные концевые группы. Примерами неполных сложных эфиров и/или неполных простых эфиров многоатомных спиртов являются в особенности соответствующие неполные сложные эфиры с жирными кислотами, например, типа сложных моно- и/или диэфиров глицерина, сложных моно-эфиров гликоля, соответствующие неполные сложные эфиры олигомеризованных многоатомных спиртов, неполные сложные сорбитановые эфиры и тому подобные соединения. Здесь можно сделать ссылку на обширную специальную литературу. Такими неполными сложными и/или простыми эфирами могут быть в особенности также структурные единицы, способные к (олиго)алкоксилированию.

Что касается подбора соответствующей области температур инверсии фаз в предлагаемых согласно изобретению концентратах смазочных средств, существенным определяющим элементом может быть подбор эмульгаторов в их используемом количестве в многокомпонентной смеси в расчете на имеющуюся здесь долю масляной фазы со смазочным действием. Предпочтительные количества эмульгаторов находятся в области, равной или выше 1 мас.%, предпочтительно в области от 5 до 60 мас.%, в каждом случае в расчете на масляную фазу с характером смазочного средства. Для практических работ в качестве особенно пригодных оказываются следующие области содержаний используемых согласно изобретению эмульгаторов или систем эмульгаторов, также в расчете на масляную фазу: от 10 до 50 мас.%, целесообразнее от 15 до 40 мас.% и в особенности количества в области от 20 до 35 мас.%.

В качестве компонентов смазочных средств органического происхождения используют широкую область органических соединений со смазочным действием, которая может быть как на чисто углеводородной основе, так и также охватывает соответствующие углеводородные соединения с функциональными группами, вызывающими, например, поверхностную адгезию или другие известные эффекты, которые известны при смазывании в особенности в условиях высокого давления и которые в свою очередь могут возникать также в рамках области работ согласно изобретению.

В принципе, в качестве смазочных средств прежде всего используют О-фазы, которые предпочтительно, по крайней мере, преобладающей частью нужно отнести к следующим классам веществ, соответственно, смесям этих веществ: насыщенные углеводороды (линейные, разветвленные и/или циклические), ненасыщенные углеводороды с двойными связями (линейные, разветвленные и/или циклические), жирные спирты (линейные и/или разветвленные и при этом насыщенные и/или ненасыщенные с двойными связями), эфиры карбоновых кислот, как, например, триглицериды, эфиры угольной кислоты, сложные полиэфиры, ацетали, кетоны, простые (поли)эфиры, силиконовые масла, или другие функционализированные углеводородные соединения, как (олиго)амиды, (олиго)имиды и/или (олиго)кетоны.

Синтетические смазочные материалы на основе сложных полиэфиров представляют собой органические компоненты, которые отличаются ярко выраженным действием смазочного средства. Из недавно опубликованного в печати уровня техники в отношении этих смазочных материалов следует указать европейский патент 0713909. Другими литературными источниками в отношении пригодных синтетических смазочных материалов на основе сложных эфиров являются европейские патенты 0374671, 0374672, 0386638, 0386636 и 0535074.

Сверх того, в отношении общих специальных сведений в области смазочных средств и родственных продуктов можно указать, например, книгу "Энциклопедия промышленной химии" Ульмана, пятое издание, том А 15, и опубликованный там на с. 423 - 511 реферат "Смазочные средства и родственные продукты" автора Dieter Klamann, Гамбург, а также дополнительно цитированную в этой связи литературу. В этом представлении соответствующей области необходимых веществ описываются как текучие при комнатной температуре, так и также твердые при комнатной температуре органические компоненты с характером смазочного вещества, которые также могут иметь важное значение согласно изобретению.

Наряду с главными компонентами этих, образующих О-фазу смазочных веществ в изобретении предусматривается совместное использование присадок для достижения особых смазочных эффектов, так, как это в принципе известно в соответствующем уровне техники.

Так, в рамках изобретения может быть целесообразным обеспечение и/или улучшение смазочного действия добавки также в условиях работы при предельной сжимающей нагрузке. Для этой области условий применения в уровне техники известно множество добавок, так называемых противозадирных присадок, которые также в соответствующей данному случаю области работы эффективно обеспечивают улучшенное смазывание.

В отношении опубликованного в печати уровня техники следует указать книгу "Энциклопедия промышленной химии" Ульмана, пятое издание, том А 15, глава "Смазочные средства и родственные продукты" с соответствующим разделом 7.5 "Противозадирные присадки" (там же, с.450-451). В качестве дополнительного источника сведений в этой связи следует сделать ссылку на цитированную литературу в разделе 4.4 "Эфиры фосфорной кислоты" (там же, с.440-441).

В указанном литературном источнике для этой области применения противозадирных смазочных материалов описываются многочисленные представители из множества классов веществ по крайней мере преимущественно органической структуры. В особенности следует назвать: фосфорорганические соединения, как, например, ароматические и/или алифатические эфиры, включая соответствующие неполные эфиры, фосфорных кислот и/или их неполных солей, например, соответствующие фосфаты и/или фосфонаты; сероорганические соединения, в которых в особенности полисульфидные мостики в условиях использования дают доступную серу для покрытия металлических поверхностей или реакции с ними, например, серосодержащие углеводороды, серосодержащие масла на основе сложных эфиров, соответствующие жирные спирты, жирные кислоты и тому подобные соединения; органические соединения азота, как нитроароматические углеводороды, производные аминофенола, эфиры карбаминовых кислот, соли органических оснований с органическими кислотами; и, наконец, галогенорганические соединения.

Особенно эффективны при этом многокомпонентные присадки, в которых вещества из двух или более указанных здесь классов смешиваются или связываются в молекулярную структуру. В особенности используют соответствующие комбинации содержащих серу, фосфор и/или азот добавок.

При совместном использовании таких вспомогательных веществ, в особенности из класса противозадирных присадок, их добавляют к вышеуказанным согласно изобретению добавкам или смесям веществ с характером смазочного средства обычно во второстепенных количествах.

В параллельной заявке на патент заявителя Н 2676 ("Применение выбранных жирных спиртов и их смесей с эфирами карбоновых кислот в качестве компонентов смазочных средств в водных системах буровых растворов при разведке недр") описывается применение линейных и/или разветвленных жирных спиртов по крайней мере с 12 атомами углерода в молекуле и их смесей с эфирами карбоновых кислот в качестве добавки с действием смазочного средства в водных системах буровых растворов для их использования при разведке недр путем разбуривания. При этом особенно предпочтительными могут быть жирные спирты с 12-30 атомами углерода и в особенности с 12-24 атомами углерода. В этой связи особенно нужно указать ненасыщенные жирные спирты с одной или множеством двойных связей, содержащие 16-24 атома углерода, и/или получаемые по реакции Гербе спирты с 12-20 атомами углерода. Предпочтительными сложными эфирами для совместного использования со спиртами этого рода являются соответствующие эфиры одноосновных и/или многоосновных карбоновых кислот с одноатомными и/или многоатомными спиртами, причем особенно предпочтительны соответствующие эфиры линейных, в случае необходимости ненасыщенных, содержащих двойные связи монокарбоновых кислот жирного ряда, в особенности с 12-24 атомами углерода. Смазочные средства согласно этому параллельному патенту представляют собой особенно пригодные необходимые вещества также непосредственно для воплощения предлагаемого согласно изобретению технического решения. Сверх того, остатки перегонки из процессов получения соответствующих жирных спиртов оказались высокоэффективным классом смазочных веществ для буровых растворов на водной основе. При этом эти остатки перегонки при комнатной температуре могут быть твердыми и/или жидкими. Предлагаемое согласно изобретению техническое решение теперь позволяет получать вариант концентратов смазочных средств, которого до сих пор не было на практике.

Путем смешения с выбранными согласно изобретению эмульгаторами, соответственно, системами эмульгаторов и водной фазой, нагревания до температур, равных или выше температуры инверсии фаз, и охлаждения до температур ниже температуры инверсии фаз, в желательном случае, например, при перемешивании, в данном случае и в других, соответствующим образом выбранных рецептурах согласно изобретению можно получать новые варианты концентратов смазочных средств со способностью к непосредственной гомогенизации в водных системах.

Примеры В нижеследующих примерах описываются концентраты смазочных средств согласно предлагаемому в изобретении техническому решению.

В качестве составных частей смазочных средств при этом - в каждом случае в равных количественных соотношениях компонентов смеси - используют следующие компоненты: ОМС 586 масляная фаза на основе смеси сложных эфиров из в основном насыщенных жирных кислот из пальмовых косточек и 2-этилгексанола, причем в преобладающем большинстве жирные кислоты содержат 12-14 атомов углерода.

НD-Оценол 80/85 ненасыщенный жирный спирт с двойными связями природного происхождения в преобладающем большинстве с 16-18 атомами углерода; гидроксильное число составляет от 205 до 215; йодное число составляет от 84 до 89; пределы температур затвердевания составляют от 6 до 14^oС.

В качестве системы эмульгаторов используют смесь из главного эмульгатора (Эмульгин HRE 40) и соэмульгатора (Мономульс 90-L-12). При этом: Эмульгин HRE 40 представляет собой отвержденное касторовое масло с 40 этиленоксидными звеньями.

Мономульс 90-L-12 представляет собой глицеринмонолаурат.

В качестве водной фазы во всех случаях используют полностью обессоленную путем ионообмена воду. Предлагаемые согласно изобретению водные эмульсии смазочных средств с ТФИ получают путем нагревания соответствующей, содержащей воду многокомпонентной смеси при перемешивании до максимальной температуры 98,5^oС и последующего охлаждения при перемешивании до температур в области комнатной температуры.

Определение с помощью измерительной техники промежуточной фазы - ТФИ-область с соответствующими нижним и верхним пределами - осуществляют путем измерения электропроводности в течение нагрева - ТФИ ("вверх") - и в течение охлаждения - ТФИ ("вниз"). Подробное описание этой методики измерения уровня техники приводится, например, в данных опубликованного в печати уровня техники согласно европейским патентам 0345586 и 0521981.

В следующей таблице приводятся прежде всего соотношения компонентов используемых, соответственно, в примерах 1-3 многокомпонентных смесей. Далее указываются соответствующие данные по определению пределов температур промежуточной фазы - в каждом случае с указанием нижнего предела и соответствующего верхнего предела в градусах Цельсия (^oС). При этом в приводимых здесь случаях получается в значительной степени совпадение соответствующих ТФИ-областей при использовании обоих способов определения "вверх" и "вниз".

Наконец, в качестве последнего показания, относящегося к соответствующему примеру, приводятся характеристика и внешний вид охлажденных до комнатной температуры испытуемых композиций. Во всех случаях речь идет об эмульсиях на водной основе с предельно высокодиспергированной масляной фазой - синее окрашивание водной эмульсии (таблица).

Формула изобретения

1. Многофазный концентрат смазочного средства для использования в водных рабочих жидкостях в области разведки недр путем разбуривания, содержащий жидкие и/или твердые при комнатной температуре органические компоненты с действием смазочного средства - масляная фаза - О-фаза вместе с эмульгаторами, тонкодиспергированные в дисперсионной водной фазе - В-фаза, причем система из О-фазы вместе с эмульгаторами с В-фазой имеет температуру фазовой инверсии ТФИ выше комнатной температуры и ее получают путем нагревания многофазной системы до температур, равных или выше ТФИ, и последующего охлаждения до температур ниже ТФИ, отличающийся тем, что концентрат дополнительно содержит присадки для области применения экстремального давления - противозадирные присадки.

2. Концентрат по п. 1, отличающийся тем, что нижний предел ТФИ находится выше 25-30^oС, предпочтительно равен или выше 40-50^oС, в особенности составляет 60^oС и выше.

3. Концентрат по п. 1, отличающийся тем, что верхний предел ТФИ составляет самое большее 100^oС, предпочтительно равен или ниже 80-90^oС.

4. Концентрат по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что твердые при комнатной температуре органические компоненты при температурах, равных или выше ТФИ, и в особенности при максимальных рабочих температурах для последующего возникновения инверсии фаз за счет охлаждения, по крайней мере, преобладающей частью находятся в текучем состоянии.

5. Концентрат по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что количественные соотношения В-фазы к О-фазе находятся в области от 10/90 до 90/10, предпочтительно в области от 25/75 до 80/20 и в особенности в области от 35/65 до 60/40.

6. Концентрат по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что эмульгаторы, по крайней мере частично, предпочтительно по крайней мере преобладающей частью, имеют неионную структуру и/или как неионные структурные элементы, так и также анионные структурные элементы связываются друг с другом с образованием основной молекулярной структуры.

7. Концентрат по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что он включает в качестве эмульгаторов многокомпонентные системы эмульгаторов в особенности для более легкой подгонки ТФИ к заданной при использовании на практике области ТФИ, причем предпочтительными могут быть системы из эмульгаторов в качестве главных компонентов со сравнительно сильнее выраженной гидрофильностью и соэмульгаторов с повышенной липофильностью.

8. Концентрат по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что эмульгаторы являются главными компонентами со значениями гидрофильно-липофильного баланса ГЛБ в области 6 - 20, предпочтительно 7 - 18, которые предпочтительно используют вместе с более липофильными соэмульгаторами, имеющими более низкое значение ГЛБ, в расчете на соответствующий эмульгатор в качестве главного компонента.

9. Концентрат по любому из пп. 6-8, отличающийся тем, что в качестве указанных эмульгаторов он включает представителей, по крайней мере, из следующих классов веществ: (олиго)алкоксилаты, в особенности этоксилаты и/или пропоксилаты, содержащие липофильные остатки и способные к алкоксилированию структурных единиц природного и/или синтетического происхождения, причем алкоксилаты также могут быть защищены по концевым группам, неполные сложные эфиры и/или неполные простые эфиры многоатомных спиртов в особенности с 2-6 атомами углерода и 2-6 гидроксильными группами и/или их олигомеры с содержащими липофильные остатки кислотами и/или спиртами, алкил(поли)гликозиды спиртов с длинной цепью, жирные спирты природного и/или синтетического происхождения, алкилоламиды, аминоксиды и лецитины.

10. Концентрат по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что эмульгаторы в их используемом количестве в многокомпонентной смеси подбирают в расчете на имеющуюся здесь долю О-фазы, при этом предпочтительно в количествах, равных или выше 1 мас. %, предпочтительно в количествах 5 - 60 мас. % (в каждом случае в расчете на О-фазу), причем особенно предпочтительными областями содержаний этих эмульгаторов, также в расчете на О-фазу, являются следующие: 10 - 50 мас. %, 15 - 40 мас. % и в особенности 20 - 35 мас. %.

11. Концентрат по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что он включает О-фазу, которую предпочтительно, по крайней мере преобладающей частью, нужно отнести к следующим классам веществ, соответственно смесям этих веществ: насыщенные углеводороды - линейные, разветвленные и/или циклические, ненасыщенные углеводороды с двойными связями - линейные, разветвленные и/или циклические, жирные спирты - линейные и/или разветвленные и при этом насыщенные и/или ненасыщенные с двойными связями, эфиры карбоновых кислот, эфиры угольной кислоты, сложные полиэфиры, ацетали, кетоны, простые (поли)эфиры, силиконовые масла, (олиго)амиды, (олиго)имиды, (олиго)кетоны.

12. Концентрат по п. 11, отличающийся тем, что в качестве О-фазы он включает жирные спирты, по крайней мере частично линейные и/или разветвленные, по крайней мере с 12 атомами углерода в молекуле и их смеси с эфирами карбоновых кислот.

13. Концентрат по п. 12, отличающийся тем, что в качестве указанных жирных спиртов он содержит жирные спирты с 12-30 атомами углерода, предпочтительно с 12-24 атомами углерода, и/или остатки перегонки из процессов получения соответствующих жирных спиртов.

РИСУНКИ

Рисунок 1