СМАЗОЧНАЯ ДОБАВКА ДЛЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ
LUBRICATING ADDITIVE FOR DRILLING AGENTS

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.
3
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 м 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).
тр
Смазочные свойства определяли по коэффициенту трения (K) пары "металл-металл" по стандарту АНИ (Американского нефтяного института) на машине трения «Baroid Mud & Lubriciti Tester».
3
3
3
p
p
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, см) определялась как разность между объемами вспененного раствора после 5 мин отстаивания (Y) и объемом исходного раствора (200 см) по формуле: П=Y-200 см.
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 2Результаты испытаний образцов смазочной добавки
№№
K<sub>тр</sub>
рH
По, см<sup>3</sup>
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