RU2163616C2 - Смазочная добавка к буровым растворам - Google Patents
Смазочная добавка к буровым растворам Download PDFInfo
- Publication number
- RU2163616C2 RU2163616C2 RU99107895A RU99107895A RU2163616C2 RU 2163616 C2 RU2163616 C2 RU 2163616C2 RU 99107895 A RU99107895 A RU 99107895A RU 99107895 A RU99107895 A RU 99107895A RU 2163616 C2 RU2163616 C2 RU 2163616C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lubricating
- drilling
- neutralizing agent
- synthetic fluid
- drilling muds
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lubricants (AREA)
Abstract
Добавка относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к смазочным добавкам к буровым растворам. Техническим результатом является высокая диспергирующая способность в водной фазе буровых растворов, снижение коэффициента трения, образование плотных смазочных слоев, устойчивых в условиях тангенциальных и нормальных нагрузок. Смазочная добавка к буровым растворам, включающая синтетическую жидкость, нейтрализующий агент и воду, содержит в качестве синтетической жидкости ацетали, или альфаолефины, или полиальфаолефины, жирные кислоты высшего ряда с C9 и выше, а в качестве нейтрализующего реагента - гидроокиси щелочных металлов при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанная синтетическая жидкость 10 - 35, указанные жирные кислоты 60 - 80, указанный нейтрализующий агент 0 - 3, вода остальное. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к смазочным добавкам к буровым растворам.
Известно применение в качестве смазочных добавок к буровым растворам частично нейтрализованных жирных кислот, обеспечивающих существенное снижение коэффициентов трения и оказывающих общее облагораживающее действие на буровые растворы [Самотой А.К. Предупреждение и ликвидация прихватов труб при бурении скважин. - М.: Недра. - 1979. С. 62-65; Вопияков В.А., Гудок Н. С. , Посташ С. А., Струков Г.И., Данилова Г.Ф. Применение омыленных жирных кислот для вскрытия продуктивных пластов //Нефтяное хозяйство. N 2. - 1975. - С. 21-24]. Высокая эффективность смазок на основе нейтрализованных жирных кислот связана с хорошей совместимостью последних с водной фазой бурового раствора в результате образования лиофильных мицеллярных дисперсий. Кроме того, весьма распространенным является использование не нейтрализованных синтетических [Андерсон Б.А., Абрахманов Р.Г., Шарипов А.У., Бочкарев Г.П. Экологически чистые смазочные добавки для приготовления буровых растворов.- М. : ВНИИОЭНГ. - 1991. С. 29-31], а также некоторых природных жирных кислот, в частности, кислот легкого таллового масла (ЛТМ) [Мотылева Т.А., Шаляпин М. М. , Ковешников В.И., Крупнов В.В. Легкое талловое масло - добавка к буровым растворам //Газовая промышленность. N 6, 1988, С. 28-29]. При этом образуются эластичные смазочные слои повышенной прочности в результате омыления жирных кислот непосредственно на металлической поверхности.
С другой стороны, эффективность жирных кислот как смазок повышается с увеличением длины углеводородных цепей, обеспечивающих гидрофобное экранирование поверхностей трения. С этой точки зрения, наилучшими свойствами обладают алкильные радикалы, как наиболее индифферентные к водной фазе и характеризующиеся высокой гибкостью в результате свободного вращения вокруг химических связей. Однако, во-первых, природные жирные кислоты обладают углеводородными цепями олефинового характера, характеризующимися сравнительно слабым экранирующим действием, а во-вторых, применение синтетических предельных жирных кислот ограничено числом углеродных атомов, равным 9, так как высшие жирные кислоты (с C9 и выше) - твердые, экологически небезопасные вещества.
В практике бурения предложено использовать химические реагенты на основе синтетических жидкостей (СЖ), представляющих собой высшие углеводороды предельного ряда с точечными олефиновыми фрагментами (альфаолефины, полиальфаолефины), применяющиеся в качестве смазочных добавок к буровым растворам (Патент США N 4876017, C 09 K 7/06, 1989), а также ацетали, использующиеся для получения эмульсионных буровых растворов (Заявка РФ N 95115981/03, C 09 K 7/00, 1997). В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбрана смазочная добавка к буровым растворам, содержащая воду, полиальфаолефин с молекулярной массой 500-2000 (Патент США N 4572790, C 09 K 7/00, 1986). Оптимальное содержание этой добавки в буровом растворе составляет 0,2 - 3 мас. %.
Смазочная добавка-прототип обладает следующими недостатками:
1. Образование малоэффективных питтинговых смазочных слоев, обеспечивающих лишь фрагментальное экранирование поверхности трения в результате неравномерного распределения малорастворимой смазки в водной фазе бурового раствора.
1. Образование малоэффективных питтинговых смазочных слоев, обеспечивающих лишь фрагментальное экранирование поверхности трения в результате неравномерного распределения малорастворимой смазки в водной фазе бурового раствора.
2. Низкая прочность смазочных слоев, особенно в условиях тангенциальных нагрузок, из-за весьма ограниченной способности углеводородов к адсорбции на гидрофильной металлической поверхности, осуществляющейся исключительно за счет слабых Ван-дер-Ваальсовых сил.
3. Не происходит образования плотных полимолекулярных адсорбционных слоев, так как весьма слабое поле поверхностных сил практически полностью скомпенсировано в первичном монослое, характеризующемся разряженностью и рыхлостью, что не способствует значительному снижению коэффициента трения в паре сталь-глинистая корка.
Задачей изобретения является создание новых смазочных добавок, характеризующихся высокой диспергирующей способностью в водной фазе буровых растворов, способствующих существенному снижению коэффициента трения, образующих плотные смазочные слои, устойчивые в условиях тангенциальных и нормальных нагрузок.
Сущность изобретения заключается в том, что новая смазочная добавка к буровым растворам, включающая синтетическую жидкость, нейтрализующий агент и воду, в качестве синтетической жидкости содержит ацетали или альфаолефины, или полиальфаолефины, жирные кислоты высшего ряда с C9 и выше, а в качестве нейтрализующего агента - гидроокиси щелочных металлов при следующем соотношении компонентов, мас.%:
указанная синтетическая жидкость - 10-35
указанные жирные кислоты - 60-8
указанный нейтрализующий агент - 0-3
вода - остальное.
указанная синтетическая жидкость - 10-35
указанные жирные кислоты - 60-8
указанный нейтрализующий агент - 0-3
вода - остальное.
Новую смазочную добавку получают смешением СЖ с частично нейтрализованными жирными кислотами до получения однородного раствора или нейтрализацией смеси СЖ с неомыленными жирными кислотами.
Новая смазочная добавка оптимально сочетает положительные качества жирных кислот и СЖ. В результате взаимодействия между углеводородными цепями жирных кислот и их солей с алкильными радикалами СЖ образуются новые гидрофобные комплексы, обладающие высокими поверхностно-активными свойствами за счет развитой гидрофобной части. В приближении такие комплексные ПАВ можно рассматривать как СЖ, молекулы которых модифицированы анионными (или полярными) группами. Таким образом, в новой смазочной добавке модифицированные СЖ (МСЖ) приобретают свойства ПАВ и весьма активны на трущихся поверхностях.
Новая смазочная добавка обладает следующими преимуществами по сравнению с прототипом:
1. Более высокая совместимость с водной фазой бурового раствора в результате мицеллярного диспергирования МСЖ, что приводит к образованию плотных равномерных смазочных слоев, эффективно экранирующих поверхность трения.
1. Более высокая совместимость с водной фазой бурового раствора в результате мицеллярного диспергирования МСЖ, что приводит к образованию плотных равномерных смазочных слоев, эффективно экранирующих поверхность трения.
2. Применение новой смазочной добавки обеспечивает формирование более прочных адсорбированных слоев, по сравнению с прототипом, так как МСЖ обладают способностью к хемосорбции в результате взаимодействия гидрофильных групп (полярных или анионных) с окисными пленками металлической поверхности.
3. При использовании новой смазочной добавки имеет место полимолекулярная адсорбция с нормальной ориентацией алкильных радикалов в хемосорбционном монослое, образованном мицеллами МСЖ. Такая текстура смазочного слоя обеспечивает гораздо более низкое значение коэффициента трения бурового раствора, обработанного новой смазочной добавкой по сравнению с аналогичным буровым раствором, содержащим смазку-прототип. Кроме того, насыщенные хемосорбционные слои со сверхплотной упаковкой мицеллярных структур МСЖ, характерные для новой смазочной добавки, обладают более высокой устойчивостью к действию тангенциальных и нормальных нагрузок по сравнению с рыхлыми анизотропными смазочными слоями, образованными молекулами добавки по прототипу.
В качестве альфаолефинов можно использовать продукты с числом углеродных атомов от 8 до 26 или их смеси, например, линейные альфаолефины фракций C8-C10, C12-C14, C16-C18, C20-C26 производства ОАО "Нижнекамскнефтехим"; в качестве полиальфаолефинов - продукты производства отечественных производителей (например, АО "Ангарскнефтеоргсинтез") и зарубежных фирм (например, "M-Y Drilling Fluid Co"; "Nexbase" и др.); в качестве ацеталей - продукты производства фирмы "Hoechst".
В ходе лабораторных испытаний проводились измерения коэффициента трения (kтр.) буровых растворов, обработанных новой смазочной добавкой (исследования проводились на приборе фирмы Baroid (США), который позволяет получить полную картину поведения буровых растворов в условиях постоянно возрастающей нагрузки от 0,34 до 4,13 МПа с фиксацией для каждого образца своей предельной нагрузки (Pmax), при которой достигается полное разрушение смазочного слоя). Прочность смазочного покрытия характеризовали величиной показателя эффективности смазочного действия (ЭСД), имеющего смысл удельного коэффициента трения смазочной пленки, для которой предельная нагрузка составляет 1 МПа. ЭСД вычисляется по следующей формуле:
ЭСД = kтр./Pmax.
Исследовались смазочные свойства глинистого бурового раствора (содержание глины - 5,8%), обработанного следующими смазочными добавками:
1. Смазочная добавка "S1", мас.%: полиальфаолефин марки "Nexbase 2002S" - 35; ЛТМ - 60; вода - 5.
ЭСД = kтр./Pmax.
Исследовались смазочные свойства глинистого бурового раствора (содержание глины - 5,8%), обработанного следующими смазочными добавками:
1. Смазочная добавка "S1", мас.%: полиальфаолефин марки "Nexbase 2002S" - 35; ЛТМ - 60; вода - 5.
2. Смазочная добавка "S2", мас.%: полиальфаолефин по п.1 - 10; ЛТМ - 80: вода - 10.
3. Смазочная добавка "S3", мас.%: полиальфаолефин по п.1 - 33; ЛТМ - 56; КОН-3; вода - 8.
4. Смазочная добавка "S4", мас. %: альфаолефин (фракции C16-C18) (ТУ 38.402-69-73-89)-33; ЛТМ-56; КОН-3; вода-8.
5. Смазочная добавка "S5", мас.%: ацеталь марки "Hostafluid V 4120"- 33; ЛТМ - 56; КОН-3; вода - 8.
Результаты испытаний новых смазочных составов приведены в таблице. Как видно из приведенных данных, новые смазочные составы обладают значительно более высокой эффективностью по сравнению с прототипом и обеспечивают многократное снижение коэффициента трения исходной суспензии, а также создание смазочных слоев повышенной прочности.
Важным свойством новых смазочных добавок является безопасность их применение для окружающей среды, так как используемые СЖ практически полностью (на 80-90%) подвергаются биоразложению в аэробных и в анаэробных условиях.
Claims (1)
- Смазочная добавка к буровым растворам, включающая синтетическую жидкость, нейтрализующий агент и воду, отличающаяся тем, что она содержит в качестве синтетической жидкости ацетали, или альфаолефины, или полиальфаолефины, жирные кислоты высшего ряда с С9 и выше, а в качестве нейтрализующего реагента - гидроокиси щелочных металлов при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Указанная синтетическая жидкость - 10 - 35
Указанные жирные кислоты - 60 - 80
Указанный нейтрализующий агент - 0 - 3
Вода - Остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99107895A RU2163616C2 (ru) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | Смазочная добавка к буровым растворам |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99107895A RU2163616C2 (ru) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | Смазочная добавка к буровым растворам |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99107895A RU99107895A (ru) | 2001-01-27 |
RU2163616C2 true RU2163616C2 (ru) | 2001-02-27 |
Family
ID=20218646
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99107895A RU2163616C2 (ru) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | Смазочная добавка к буровым растворам |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2163616C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2684657C1 (ru) * | 2018-05-28 | 2019-04-11 | Общество с ограниченной ответственностью "МИРРИКО" | Смазочная добавка к буровым растворам |
RU2797955C1 (ru) * | 2022-06-16 | 2023-06-13 | Общество с ограниченной ответственностью "ОПУ-30" | Смазочная добавка к буровым растворам |
-
1999
- 1999-04-05 RU RU99107895A patent/RU2163616C2/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2684657C1 (ru) * | 2018-05-28 | 2019-04-11 | Общество с ограниченной ответственностью "МИРРИКО" | Смазочная добавка к буровым растворам |
RU2797955C1 (ru) * | 2022-06-16 | 2023-06-13 | Общество с ограниченной ответственностью "ОПУ-30" | Смазочная добавка к буровым растворам |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5189012A (en) | Oil based synthetic hydrocarbon drilling fluid | |
AU756915B2 (en) | Lubricants for drilling fluids | |
RU2684657C1 (ru) | Смазочная добавка к буровым растворам | |
BR0314586B1 (pt) | Composições de tratamento para furos de sondagem com fase de óleo de baixa toxicidade | |
GB2112044A (en) | Invert emulsion well servicing fluids | |
USH1611H (en) | Glycols as internal phase in oil well drilling fluids | |
IE63532B1 (en) | Esters of carboxylic acids of medium chain-length as a component of the oil phase in invert drillingmuds | |
EP0701593A1 (en) | Drilling fluids comprising mostly linear olefins | |
GB2251447A (en) | Invert emulsion for use in a drilling fluid | |
CN110642739A (zh) | pH响应性无土相可逆乳化钻井液及其制备与逆转方法 | |
Kania et al. | Nonionic polyol esters as thinner and lubricity enhancer for synthetic-based drilling fluids | |
RU2163616C2 (ru) | Смазочная добавка к буровым растворам | |
Różańska et al. | Extensional viscosity and stability of oil-in-water emulsions with addition poly (ethylene oxide) | |
DE69838415T2 (de) | Auf öl-basierte Bohrschlämme mit erhöhter Viskosität | |
Canevari | The role of chemical dispersants in oil cleanup | |
EP1697482B1 (fr) | Fluide de puits à base d' huile comprenant un système émulsifiant non-polluant, utilisable pour tout type d' huile de base et stable vis-à -vis de la formation des hydrates de gaz | |
WO2009127589A1 (en) | Drilling and well treatment fluids | |
MX2013010765A (es) | Fluidos de perforacion invertido. | |
RU2304604C2 (ru) | Смазочная добавка для буровых растворов биолуб lvl | |
US11155748B2 (en) | Star polymers and methods of use for downhole fluids | |
CA2299378C (en) | Base oil for well fluids having low pour point temperature | |
CN107164066A (zh) | 环境友好型基础油纳米级稳定乳液及其制备方法 | |
CA2148845A1 (en) | Low-toxicity invert emulsion fluids for well drilling | |
US1344545A (en) | Dustless duster | |
BR102021012351A2 (pt) | Formulação de fluido microemulsionado, aditivado com nanotecnologia, não tóxico e biodegradável |