РЕАГЕНТ КОМПЛЕКСНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ БУРОВЫХ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ

Изобретение относится к области химических реагентов комплексного действия для промывочных жидкостей на водной основе, используемых в бурении нефтяных и газовых скважин.

Известна смазочная добавка для буровых растворов на водной основе (патент РФ №2269562), которая содержит сырое талловое масло, полигликоли, флотореагент-оксаль и мелассу свекловичную в соотношении компонентов, мас. %:

Недостатками указанной смазочной добавки являются:

1) недостаточная совместимость с безглинистыми биополимерными растворами;

2) сравнительно низкие смазочные и противоизносные свойства бурового раствора в паре трения «металл-горная порода».

Наиболее близким к заявленному составу (прототипом) является смазочная композиция для бурового раствора на водной основе, содержащая 40-60% легкого таллового масла и 40-60% полигликоля (патент РФ №2142978).

Недостатками указанной смазочной композиции являются:

1) сравнительно низкие смазочные и противоизносные свойства бурового раствора в паре трения «металл-горная порода», особенно при высоких удельных нагрузках;

2) низкие антикоррозионные свойства при обработке буровых растворов на водной основе.

Задачей изобретения является улучшение антикоррозионных показателей глинистых и безглинистых промывочных жидкостей на водной основе, их смазочных и противоизносных свойств применительно к паре трения «металл-горная порода».

Указанная задача решается тем, что реагент комплексного действия для буровых промывочных жидкостей на водной основе, содержащий талловое масло и растворитель, дополнительно содержит модифицирующую добавку, представляющую собой смесь формиата натрия, щелочи, полиметилсилоксана в соотношении 11:3:8; в качестве растворителя содержит смесь полигликоля, флотореагент-оксаля и изопропилового спирта в соотношении 2:1:1, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

талловое масло - 35-40

модифицирующая добавка - 20-25

растворитель - 35-45.

Ввод предлагаемого реагента в промывочную жидкость осуществляется в процессе бурения за 1-2 цикла циркуляции, во всасывающую линию насоса в концентрации 1%.

Предлагаемый реагент получают смешением компонентов в указанных соотношениях ингредиентов при температуре 65-75°C и перемешиванием в течение 3-4 ч. Приготовление предлагаемого реагента поясняется следующими примерами.

Пример 1. К 35% мас. таллового масла добавили 20% мас. модифицирующей добавки, состоящей из смеси формиата натрия, щелочи, полиметилсилоксана в соотношении 11:3:8. После интенсивного перемешивания в течение 3 часов при 70°C добавили 45% растворителя - смесь полигликоля, флотореагента-оксаля и изопропилового спирта в соотношении 2:1:1. Полученную смесь перемешали при температуре 65°C в течение часа. В результате получили светло-коричневую жидкость плотностью 0,9 г/см³, температурой вспышки в открытом тигле 105°C, условной вязкостью 10 усл. град, температурой застывания минус 20°C.

Пример 2. К 40% мас. таллового масла добавили 25% мас. модифицирующей добавки, состоящей из смеси формиата натрия, щелочи, полиметилсилоксана в соотношении 11:3:8. После интенсивного перемешивания в течение 3 часов при 70°C добавили 35% растворителя - смесь полигликоля, флотореагента-оксаля и изопропилового спирта в соотношении 2:1:1. Полученную смесь перемешали при температуре 65°C в течение часа. В результате получили светло-коричневую жидкость плотностью 1,02 г/см³, температурой вспышки в открытом тигле 97°C, условной вязкостью 12 усл. град, температурой застывания минус 17°C.

Физико-химические показатели реагента представлены в табл. 1.

Изучение противоизносных и антифрикционных свойств промывочных жидкостей проводились на машине трения АИ-3М, изготовленной по схеме, моделирующей процесс абразивного изнашивания металла о горную породу (Яхин А.Р., Конесев Г.В., Янгиров Ф.Н., Фролов A.M. Исследование износостойкости замков бурильных труб при трении о горную породу в различных средах / Территория Нефтегаз. - Москва. №6, 2014. - С. 28-32). Диск вращается с заданной частотой и подается с фиксированной осевой нагрузкой к поступательно движущемуся образцу породы. На компьютере фиксируется коэффициент трения (φ) пары «диск-горная порода» и по результатам опыта оценивается скорость изнашивания (a) металла (диска).

Изучение антикоррозионных свойств растворов проводилось нестационарными методами электрохимического анализа (Дерягин Б.В., Снитковский М.М., Юрьев В.Н. Вольт-амперная характеристика тонких слоев и ее применение к оценке смазочной способности // Поверхностные силы в тонких пленках и устойчивость коллоидов. - М.: Наука. - 1974. - С. 35-38). Суть методики заключается в снятии цикловольтамперометрических кривых (ЦВА) конструкционной стали в среде исследуемой жидкости, залитой в трехэлектродную электрохимическую ячейку, при прямом и обратном ходах изменения потенциала от стационарного (коррозионного) до +200 мВ. Площадь под восходящей (Sв) и нисходящей (Sн) ветвями ЦВА характеризует плотность тока коррозии соответственно при образовании/разрушении защитной пленки на поверхности металла.

В табл. 2 приведены составы и параметры исходных безглинистого биополимерного (№1) и полимерглинистого (№4) промывочных растворов, а также этих же растворов с добавками реагента прототипа (№2, №5) и ранее указанной пробы заявленного реагента (№3, №6).

Из приведенных данных видно, что применение пробы заявленного реагента снижает скорость абразивного изнашивания металла в среднем на 18%, коэффициент трения пары «металл-горная порода» в среднем на 25% улучшает антикоррозионные свойства, в среднем на 72% по сравнению с прототипом.

Таким образом, предложенное изобретение может использоваться в бурении скважин для улучшения антикоррозионных показателей глинистых и безглинистых промывочных жидкостей на водной основе, их смазочных и противоизносных свойств применительно к паре трения «металл-горная порода».