RU2105783C1

RU2105783C1 - Lubricating reagent for drilling muds

Info

Publication number: RU2105783C1
Application number: RU96110957/03A
Authority: RU
Inventors: Н.Г. Кашкаров; Н.Н. Верховска; Н.Н. Верховская; боконь А.А. Р; А.А. Рябоконь; А.Н. Гноевых; Е.А. Коновалов; хирев В.И. В; В.И. Вяхирев
Original assignee: Тюменский научно-исследовательский и проектный институт природного газа и газовых технологий
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 1998-02-27

Abstract

FIELD: drilling wells. SUBSTANCE: lubricating reagent for drilling muds based on exhausted sunflower-seed oil (45-60 wt %) with modifiers is distinguished by that the latter are exhausted cutting fluids (20-45 wt %) and light tallow oil (10-20 wt %). EFFECT: reduced cost. 3 tbl

Description

Изобретение относится к смазочным реагентам для буровых растворов, улучшающим их смазочные и противоизносные свойства. The invention relates to lubricants for drilling fluids, improving their lubricating and anti-wear properties.

Широкое применение для этих целей нашла смазочная добавка СМАД-1, представляющая собой смесь окисленного с дизельным топливом в соотношении от 1:1 до 1: 3 [1] Ее недостатками являются низкие противоизносные свойства, пожароопасность, экологическая опасность. The lubricant additive SMAD-1, which is a mixture of oxidized with diesel fuel in a ratio of 1: 1 to 1: 3, is widely used for these purposes [1] Its disadvantages are low anti-wear properties, fire hazard, and environmental hazard.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является смазочный реагент для буровых растворов на основе отработанного подсолнечного масла РАМБС [2]
При неплохих смазочных свойствах этот реагент обладает недостаточно хорошими противоизносными свойствами в интервале нагрузок 4-12 МПа, в то же время хорошо уменьшает износ в области более высоких нагрузок.The closest in technical essence to the proposed invention is a lubricant for drilling fluids based on waste sunflower oil RAMBS [2]
With good lubricating properties, this reagent does not have good antiwear properties in the load range of 4-12 MPa, while at the same time it reduces wear well in the region of higher loads.

Возникает задача по созданию смазочного реагента, эффективно снижающего износ стальных материалов как в области низких, так и в области высоких нагрузок. The problem arises of creating a lubricant that effectively reduces the wear of steel materials in both low and high loads.

Поставленная задача может быть решена разработкой смазочного реагента к буровым растворам на основе отработанного подсолнечного масла ОПМ с модифицирующими добавками. В качестве модифицирующих добавок он содержит отработанную смазочно-охлаждающую жидкость и легкое талловое масло при следующем соотношении компонентов, мас. The problem can be solved by developing a lubricant for drilling fluids based on spent OPM sunflower oil with modifying additives. As modifying additives, it contains spent cutting fluid and light tall oil in the following ratio, wt.

Отработанное подсолнечное масло ОПМ 45-60
Легкое талловое масло ЛТМ 10-20
Отработанная смазочно-охлаждающая жидкость СОЖ 20-45
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав смазочного реагента содержит новые компоненты: легкое талловое масло и отработанную смазочно-охлаждающую жидкость. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".Spent sunflower oil OPM 45-60
Light tall oil LTM 10-20
Spent cutting fluid coolant 20-45
Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the inventive composition of the lubricant contains new components: light tall oil and spent cutting fluid. Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."

Масло талловое легкое выпускается рядом ЦБК, как полуотход производства по ТУ-13-0281078-100-90. Tall oil is produced by a number of pulp and paper mills as a semi-waste product in accordance with TU-13-0281078-100-90.

Отработанная СОЖ представляет собой водный раствор смазочного компонента, используемый при металлообработке. В заявляемом составе использована СОЖ Челябинского машиностроительного завода плотностью 1,08 г/см³ с пластической вязкостью 3,25 МПа•с, поверхностное натяжение водных растворов СОЖ представлено в табл. 1.Spent coolant is an aqueous solution of the lubricating component used in metalworking. In the inventive composition used coolant of the Chelyabinsk Engineering Plant with a density of 1.08 g / cm ³ with a plastic viscosity of 3.25 MPa • s, the surface tension of aqueous coolant solutions is presented in table. 1.

Отработанное подсолнечное масло (ОПМ), входящее в состав смазочного реагента в качестве активного компонента, представляет собой подсолнечное масло, использованное в кулинарии для жарки пищевых продуктов, в частности рыбы, и является отходом пищевой промышленности. Подсолнечное масло считается отработанным, если оно применялось в течение 4 ч при 70^oC. Оно представляет собой жидкость желтого или коричневого цвета с плотностью 0,915-0,925 кг/м³, условной вязкостью при 20^oC 30-45с и pH 6.Waste sunflower oil (OPM), which is part of the lubricant as an active component, is a sunflower oil used in cooking for frying food products, in particular fish, and is a waste of the food industry. Sunflower oil is considered to be used if it was used for 4 hours at 70 ^o C. It is a yellow or brown liquid with a density of 0.915-0.925 kg / m ³ , conditional viscosity at 20 ^o C 30-45 s and pH 6.

В заявляемом составе происходит взаимодействие компонентов между собой, о чем свидетельствует появление новых свойств (табл. 1), отличающихся от свойств чистых компонентов. Заявляемое соотношение компонентов позволяет синергетически влиять на противоизносные характеристики бурового раствора с данной смазочной добавкой. Это позволяет говорить об изобретательском уровне смазочного реагента. Эффект взаимодействия компонентов смазочного реагента между собой можно пронаблюдать визуально при испытаниях на машине трения. Изнашиваемый элемент покрывается толстой хемосорбционной пленкой. In the inventive composition, the components interact with each other, as evidenced by the appearance of new properties (Table 1) that differ from the properties of pure components. The claimed ratio of components allows you to synergistically influence the anti-wear characteristics of the drilling fluid with this lubricant additive. This allows us to talk about the inventive step of a lubricant reagent. The effect of the interaction of the components of the lubricant reagent with each other can be observed visually when tested on a friction machine. The wear element is coated with a thick chemisorption film.

Для экспериментальной проверки заявляемого смазочного реагента приготовлены 5 составов, свойства которых описаны в табл. 1. Соединение компонентов осуществляется при перемешивании на магнитной мешалке при температуре 15-30^oC в течение 20-30 мин. Составы 1-3 соответствуют заявляемым пределам компонентов, а 4-5 выходят за эти пределы.For experimental verification of the inventive lubricant reagent prepared 5 compositions whose properties are described in table. 1. The connection of the components is carried out with stirring on a magnetic stirrer at a temperature of 15-30 ^o C for 20-30 minutes Compositions 1-3 correspond to the claimed limits of the components, and 4-5 go beyond these limits.

В табл. 1 также приводятся основные свойства использованного для приготовления смазочного реагента образца ОПМ, СОЖ, ЛТМ, а также свойства образца РАМБС, представленного разработчиком для сравнительных исследований. In the table. 1 also shows the main properties of the sample of OPM, SOZH, LTM used for the preparation of the lubricant reagent, as well as the properties of the RAMBS sample presented by the developer for comparative studies.

В табл. 2 отражены основные технологические свойства буровых растворов, представляющих суспензию плотностью 1030 кг/м³ из бетонного порошка с выходом 14 м³/т и содержащую заявляемый смазочный реагент, а также смазочный реагент РАМБС.In the table. 2 reflects the main technological properties of drilling fluids, representing a suspension with a density of 1030 kg / m ³ of concrete powder with a yield of 14 m ³ / t and containing the inventive lubricant, as well as RAMBS lubricant.

Основные технологические свойства буровых растворов измерены на стандартных приборах. Коэффициент трения глинистой корки измерен на приборе ФСК-2 (Уфимский нефтяной институт). Противоизносные свойства глинистой суспензии с заявляемым составом смазочного реагента и прототипа оценены на машине трения МТ-2 (Уфимский нефтяной институт), результаты представлены в табл. 3. The main technological properties of drilling fluids are measured on standard instruments. The coefficient of friction of the clay crust was measured on a device FSK-2 (Ufa Petroleum Institute). The anti-wear properties of a clay suspension with the claimed composition of the lubricant and prototype were evaluated on an MT-2 friction machine (Ufa Petroleum Institute), the results are presented in table. 3.

Как видно из табл. 2, составы смазочных реагентов 1-3, отвечающие заявляемым соотношениям компонентов, наиболее эффективно снижают коэффициент трения глинистой корки, не ухудшая других параметров. Эти же составы обеспечивают наибольшее снижение износа в области нагрузок 4-18 МПа (табл. 3) в сравнении с прототипом. Чистые компоненты ОПМ, ЛТМ, СОЖ при равной добавке в буровой раствор также в меньшей степени снижают износ, чем заявляемый состав в оптимальном соотношении (табл. 3, поз. 8, 9, 10). As can be seen from the table. 2, the compositions of the lubricant reagents 1-3, corresponding to the claimed ratios of the components, most effectively reduce the coefficient of friction of the clay cake, without compromising other parameters. The same compositions provide the greatest reduction in wear in the load region of 4-18 MPa (table. 3) in comparison with the prototype. Pure components of OPM, LTM, coolant with equal addition to the drilling fluid also reduce wear to a lesser extent than the claimed composition in the optimal ratio (table. 3, items 8, 9, 10).

Улучшенные смазочные и противоизносные свойства заявляемого смазочного реагента связаны со строением слоев, образуемых им на поверхности трения. Непосредственно в металле возникает слой мыла (за счет жирных кислот легкого таллового масла), затем слой эфирокислот (за счет продуктов окисления отработанного подсолнечного масла) и, наконец, структурированный слой добавки, диффузно переходящий в свободный объем (СОЖ). По мере увеличения контактных нагрузок происходит последовательное разрушение каждого из этих слоев. Прочность этого слоя усиливается также взаимодействием между функциональными группами отдельных молекул. Improved lubricating and antiwear properties of the inventive lubricant reagent are associated with the structure of the layers formed by it on the friction surface. A soap layer appears directly in the metal (due to fatty acids of light tall oil), then a layer of ether acids (due to the oxidation products of spent sunflower oil) and, finally, a structured additive layer diffusely passing into the free volume (coolant). As the contact loads increase, each of these layers is gradually destroyed. The strength of this layer is also enhanced by the interaction between the functional groups of individual molecules.

Claims

Lubricant reagent for drilling fluids based on used sunflower oil with modifying additives, characterized in that it contains used cutting fluid and light tall oil as modifying additives in the following ratio of components, wt.

Spent sunflower oil OPM 45 60
Light tall oil LTM 10 20
Spent cutting fluid coolant 20 45y