смазочная добавка для буровых растворов

Формула изобретения

Смазочная добавка для буровых растворов, содержащая высшие жирные кислоты и полиэтиленгликолевый эфир моноизононилфенола с 6-12 мономерными звеньями в радикале, отличающаяся тем, что содержит высшие жирные кислоты природных растительных масел и дополнительно содержит флотореагент-оксаль и композиционный силиконовый пеногаситель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

высшие жирные кислоты природных растительных масел	70-80
флотореагент-оксаль	10-15
полиэтиленгликолевый эфир моноизононилфенола с
6-12 мономерными звеньями в радикале	9-12
композиционный силиконовый пеногаситель	1-3

Описание изобретения к патенту

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

Известна смазочная композиция для обработки буровых растворов (RU 2106381, 1998), содержащая натуральную жиромассу, нейтрализующий агент и добавку, состоящую из следующих компонентов, мас.%:

Натуральная жиромасса	60-90
Нейтрализующий агент	2-5
Сульфированный рыбий жир	2-10
Вода	Остальное

Указанный состав малотоксичен, улучшает смазочные свойства бурового раствора. Однако буровой раствор, обработанный вышеуказанной композицией, имеет резкий неприятный запах и не исключает возможность пенообразования, кроме того, фильтрат бурового раствора имеет высокие значения межфазного натяжения на границе с керосином.

Известна смазочная добавка для буровых растворов (RU 2148608, 2000), содержащая жирные кислоты триглицеридов с числом углеродных атомов от 14 до 24, нейтрализующий агент, полиэтиленгликолевый эфир моноизононилфенола с 6-12 мономерными звеньями в радикале и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Жирные кислоты триглицеридов с числом углеродных атомов от 14 до 24	50-80
Нейтрализующий агент	3-6
Полиэтиленглюколевый эфир моноизононилфенола с 6-12 мономерными звеньями в радикале	5-30
Вода	Остальное

Однако вышеуказанная смазочная добавка наряду с низкими показателями межфазного натяжения на границе фильтрат бурового раствора - керосин, устойчивостью к минерализации до насыщения имеет и ряд недостатков, таких как пенообразование, а также незначительное ухудшение значений коэффициента трения и липкости за счет значительного присутствия полиэтиленгликолей, не обладающих смазывающими свойствами и наличием технической воды.

Технической задачей заявляемого изобретения является улучшение смазочных свойств буровых растворов, таких как коэффициент трения на границе «металл - металл», полное отсутствие пенообразования буровых растворов, устойчивость к минерализации и одновременно достижение низких значений межфазного натяжения на границе фильтрат бурового раствора - керосин с целью сохранения первоначальных коллекторских свойств продуктивного пласта, экологическая безопасность.

Поставленная задача решается тем, что смазочная добавка для буровых растворов, содержащая высшие жирные кислоты и полиэтиленгликолевый эфир моноизононилфенола с 6-12 мономерными звеньями в радикале, содержит высшие жирные кислоты природных растительных масел и дополнительно содержит флотореагент-оксаль и композиционный силиконовый пеногаситель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Высшие жирные кислоты природных растительных масел	70-80
Флотореагент-оксаль	10-15
Полиэтиленгликолевый эфир моноизононилфенола
с 6-12 мономерными звеньями в радикале	9-12
Композиционный силиконовый пеногаситель	1-3

Флотореагент-оксаль с относительно высокой молекулярной массой является продуктом производства диметилдиоксана. В качестве компонента смазочной добавки использовались марки: Т-66, Т-92 по ТУ 2452-029-05766801-94. В качестве композиционного силиконового пеногасителя использовали пеногасители марок ДЭМ-ВС-97, ДЭМ-ВС-94 по ТУ 2484-012-22284995-99.

Высшие жирные кислоты природных растительных масел, по отдельности обладающие низкими значениями смазывающих свойств и не содержащие воду, хорошо совмещаются, и в совокупности с другими заявляемыми компонентами добавки обеспечивают синергетический эффект, проявляющийся в повышении смазочных свойств добавки по сравнению с известными высокоэффективными смазочными добавками ФК-2000 Плюс, Глитал и др. Взаимодействие высших жирных кислот природных растительных масел с флотореагент-оксалем обеспечивает добавке свойства стабилизирующего агента. Взаимодействие флотореагент-оксаля с полиэтиленгликолевым эфиром моноизононилфенола с 6-12 мономерными звеньями в радикале обеспечивает добавке устойчивость к минерализации и достижение низких значений межфазного натяжения на границе фильтрат бурового раствора - керосин. Полное отсутствие пенообразования в буровом растворе с заявляемой добавкой обеспечивается за счет эмульгирования взаимодействующих компонентов: продукта флотореагент-оксаль и композиционного силиконового пеногасителя.

Составы заявляемой смазочной добавки «ЛБР-08» (примеры 4-6) и известных (примеры 1-3) приведены в табл.1.

Заявляемую смазочную добавку «ЛБР-08» готовят следующим образом.

В реактор загружают расчетное количество высших жирных кислот природных растительных масел, включают прогрев реактора, например, до 88-92°C, затем в реактор добавляют расчетное количество продукта - флотореагент-оксаль и полиэтиленгликолевого эфира моноизононилфенола с 6-12 мономерными звеньями в радикале. Массу перемешивают в течение 1,5 часа. Вводят расчетное количество композиционного силиконового пеногасителя и перемешивают дополнительно в течение 1,0-1,5 часа. Готовый продукт перекачивают в металлическую емкость вместимостью до 60 м³ для охлаждения.

Пример 1

Готовили смазочную добавку описанным выше способом из 70 г (70 мас.%) высших жирных кислот природных растительных масел, 15 г (15 мас.%) флотореагент-оксаля Т-66, 12 г (12 мас.%) полиэтиленгликолевого эфира моноизононилфенола с 6-12 мономерными звеньями в радикале и 3 г (3 мас.%) комплексного силиконового пеногасителя «ДЭМ-ВС-97 (см. состав № 4 в табл.1).

Пример 2

Готовили смазочную добавку описанным выше способом из 80 г (80 мас.%) высших жирных кислот природных растительных масел, 10 г (10 мас.%) флотореагент-оксаля Т-92, 9 г (9 мас.%) полиэтиленгликолевого эфира моноизононилфенола с 6-12 мономерными звеньями в радикале и 1 г (1 мас.%) комплексного силиконового пеногасителя «ДЭМ-ВС-94» (см. состав № 6 в табл.1).

Для оценки эффективности заявляемой смазочной добавки в лабораторных условиях проведены предварительные исследования. Влияние соотношения всех исходных ингредиентов (композиции из табл.1) 0,5% водного раствора на технологические свойства растворов исследовано на стандартных приборах в соответствии с методикой контроля параметров буровых растворов РД 39-00147001-773-2004 (см. табл.2).

Смазочные свойства определяли по коэффициенту трения (K_тр) пары "металл-металл" по стандарту АНИ (Американского нефтяного института) на машине трения «Baroid Mud & Lubriciti Tester».

Поверхностное натяжение (мН/м) 0,5%-ного водного раствора смазочной добавки на границе с керосином определяли сталагмометрическим методом. Пенообразующая способность образцов смазочных добавок оценивалась на 3%-ных водных растворах, перемешиваемых в течение 5 мин миксером «Hamilton Beach» при 9500-11000 об/мин. Пенообразующая активность (П, см³) определялась как разность между объемами вспененного раствора после 5 мин отстаивания (Y_p) и объемом исходного раствора (200 см³ ) по формуле: П=Y_p-200 см³.

Сравнительные исследования образцов показали улучшение смазочных свойств продукта в сравнении с аналогами, полное отсутствие пенообразования и низкие значения поверхностного натяжения водного раствора смазочной добавки на границе с керосином. Заявляемая смазочная добавка «ЛБР - 08» совместима со всеми реагентами и буровыми растворами, в том числе безглинистыми, биополимерными и силиконовыми.

Таблица 2 Результаты испытаний образцов смазочной добавки
№ №	Kтр	рH	По, см3	8, мН/м	Т°C
1	0,06	9,6	40,0	27,2	24
2	0,06	10,2	60,0	31,8	24
3	0,08	10,6	40,0	9,7	24
4	0,05	8,2	0	8,6	24
5	0,05	8,4	0	8,9	24
6	0,04	8,7	0	9,3	24