УДК 622.244.44 © Коллектив авторов, 1998
А.Н.Гноевых, Е.А.Коновалов (РАО "Газпром"), В.И.Вяхирев ("Тюменбургаз"), Ф.Б.Ибрагимов (Башкирский биохимкомбинат), Н.Г.Кашкаров (ТюменНИИГипрогаз)
A.N.Gnoevih, E.A.Konovalov (RAO "Gasprom"), V.I.Viahirev (Tiumenburgas), F.B.Ibragimov (Bashkirian Bio-Chem Combinat), N.G.Kashkarov (TiumenNIIGiprogas)
Разработка новых смазочных добавок к буровым растворам и результаты их использования
г
Organizing of serial production of drilling mud lubricating additives
Presented are the main results of activities on organizing of production of drilling mud lubricating additives. Composition of developed lubricating complexes are given. Pilot production of lubricant "Jirma", based on cod-liver oil and olein acid, has been completed. Serial production of lubricants to cover RAO "Gasprom" drilling companies needs has been organized.
ехническое перевооружение буровых предприятий по-прежнему остается актуальной задачей при производстве буровых работ РАО "Газпром". При ее решении особое место занимает обеспечение предприятий необходимым ассортиментом отечественных химических реагентов и материалов, в том числе смазывающих добавок для буровых растворов, вместо импортных. В связи с этим была поставлена задача разработки и организации серийного производства смазывающих реагентов, обеспечивающих повышение экологической безопасности строительства скважин путем сокращения объемов использования нефтесодержащих компонентов буровых растворов. Были разработаны смазывающие реагенты, основными компонентами которых являются вещества природного происхождения.
После рассмотрения нескольких возможных вариантов опытное производство смазочных добавок решили организовать на Башкирском биохимкомбинате (ББХК), расположенном вблизи г. Уфы. Этот комбинат, являющийся одним из самых современных предприятий микробиологической промышленности России, оснащен необходимым оборудованием, технологическими линиями, участками хранения запасов сырьевых компонентов и отгрузки готовой продукции. Одним из решающих факторов, определивших выбор ББХК, является его удачное географическое положение: близость от сырьевых баз и практически равная удаленность от основных потребителей - буровых предприятий РАО "Газпром" (Тюменский и Московский регионы, Оренбург-
ская, Саратовская и Астраханская области). Производственные мощности ББХК позволяют полностью удовлетворить потребности предприятий РАО "Газпром" в смазочных реагентах, а также выполнять заказы нефтяных компаний.
С учетом результатов промысловых испытаний экологически безопасных смазочных добавок на основе отработанного подсолнечного масла (ОПМ), разработанных и выпущенных Апрелевским отделением ВНИГНИ и ВНИИКрнеф-тью, нами были разработаны и усовершенствованы смазочные композиции на основе масел и жиров растительного и животного происхождения - серия реагентов с торговым названием "Жирма". В настоящее время несколько реагентов этой серии прошло экологическую экспертизу и готово к серийному производству в соответствии с разработанными техническими условиями.
Таблица 1
Поскольку смазочные добавки будут использоваться в различных геолого-технических условиях бурения скважин, при разработке композиционных реагентов старались придать им многофункциональность действия. В результате лабораторных исследований разработаны смазочные композиции, имеющие отличительные признаки. Например, смазочные добавки, содержащие ОПМ и рыбий жир, достаточно эффективны в условиях сероводородной агрессии. Смазки, содержащие кроме ОПМ легкое талловое масло и отработанные смазочно-охлаждающие жидкости (ОПМ + ЛТМ + СОЖ), могут использоваться как структурообразо-ватель в малоглинистых суспензиях. Составы с олеиновой кислотой и рыбьим жиром (ОК + РЖ) имеют высокую адгезионную способность к металлу. Смазочные добавки на основе легкого таллового масла и кремнийорганики (ЛТМ + ГКЖ)
Состав раствора Т' I см3/30 мин СНС1/10, дПа П, мПас ^0 , дПа
К 17,0 15,0 3/9 4,0 7,5
К + БИ/ БюЮЬе 17,0 15,0 2/7 4,5 9,0
К + СМАД 20,0 12,0 12/17 6,0 21,0
К + смазка (50% ЛТМ + 12% ДКК + 38% ГКЖ-10) 17,0 14,5 10/15 4,5 8,0
К + смазка (83% ЛТМ + 17% ГКЖ-10) 18,0 14,0 15/27 3,0 6,0
К + смазка (83-77% ОПМ + 17-23% ГКЖ-10У) 17,0 14,5 0/10 3,0 5,0
К + смазка (45-60% ОПМ + 10-20% ЛТМ + 20-45% 19,0 13,5 40/50 3,5 33,0
СОЖ)
К + смазка (80% ОПМ + 20% СРЖН) 17,5 13,0 9/17 4,0 12,0
К + смазка (83-90% РЖО + 17-10% ГКЖ-10) 18,0 12,5 0/0 3,0 6,0
К + смазка (75% ОК + 25% РЖ) 17,0 14,0 2/8 3,0 3,0
Примечания. 1. К - глинистый раствор, приготовленный из глинопорошка с выходом 7,7 м3/т,
плотностью 1060 кг/ми обработанный смазочным реагентом в количестве 0,5%. 2. ДКК - дикарбоновые кислоты.
18 4/1998
Таблица 2
Состав бурового раствора Липкость корки Скорость износа Ат п Коэффициент трения ^ ри удельной нагрузке, МПа
4 8 12 14 18 22
К 0,85 1,68 0,99 3,12 0,84 11,04 0,81 Катастрофический износ
К + BW ВюМк 0,50 0,12 0,05 0,24 0,18 0,36 0,17 0,36 0,18 0,48 0,16 0,72 0,15
К + СМАД 0,50 0,48 0,20 0,74 0,23 0,72 0,26 0,84 0,32 1,44 0,31 1,32 0,36
К + смазка (50% ЛТМ + 12% ДКК + 38% ГКЖ-10) 0,60 0,36 0,13 0,36 0,23 0,72 0,29 1,08 0,26 1,32 0,24 1,4 0,22
К + смазка (83% ЛТМ + 17% ГКЖ) 0,57 0,18 0,13 0,36 0,10 0,48 0,09 0,6 0,09 0,72 0,08 0,84 0,07
К + смазка (83-77% ОПМ + 17-23% ГКЖ-10У) 0,55 0,15 0,12 0,13 0,28 0,12 0,36 0,12 0,36 0,10 0,40 0,09 0,50
К + смазка (45-60% ОПМ + 10-20% ЛТМ + 45-20% СОЖ) 0,25 0,12 0,01 0,28 0,01 0,36 0,01 0,36 0,02 0,40 0,01 0,50 0,01
К + смазка (80% ОПМ + 20% СРЖН) 0,52 0,18 0,10 0,36 0,08 0,60 0,07 0,60 0,06 0,72 0,07 0,84 0,07
К + смазка (83-90% РЖО + 17-10% ГКЖ-10) 0,45 0,18 0,05 0,42 0,23 0,96 0,24 1,08 0,22 1,08 0,22 1,2 0,22
К + смазка (75% ОК + 25% РЖ) 0,55 0,12 0,05 0,12 0,05 0,12 0,05 0,24 0,26 0,54 0,06 0,72 0,06
Примечания. 1. Глинистый раствор приготовлен из глинопорошка с выходом 7,7 м3/т, добавки смазок - 0,5 2. Скорость износа определена на приборе МТ-2.
Показатели свойств смазки "Жирма" на основе рыбьего жира и олеиновой кислоты:
1, 2, 3 - глинистая суспензия плотностью 1060 кг/м3 с добавкой 0,5 % соответственно СМАД, ВюЮЬе и "Жирма"
Таблица 3
Номер Интервал Липкость глинистой корки бурового раствора, усл.ед.
скважины применения, м без смазки "Жирма" после обработки смазкой
8331 1620-3010 0,12 0,06
1576 2365-2700 0,10 0,06
1577 950-2170 0,10 0,06
8839 2600-2800 0,06 0,05
743 3440-3550 0,04 0,04
20331 2150-2615 0,10 0,08
8838 2150-2615 0,12 0,08
можно использовать в качестве ингибитора при разбуривании высококоллоидальных глинистых пород.
Экспериментально показано, что разработанные составы смазок благоприятно влияют на фильтрационные и вязкостные свойства пресных глинистых суспензий (табл. 1).
Установлено, что в отличие от известных смазок состав ОПМ + + ЛТМ + СОЖ позволяет в 510 раз увеличить статическое и динамическое напряжение сдвига малоглинистых суспензий и повысить взвешивающую способность раствора. Это свойство имеет важное практическое значение при бурении в обваливающихся породах, например, верхней части разреза северных месторождений, и может быть использовано при бурении скважин с горизонтальным окончанием.
Исследования показали, что по смазывающей способности разработанные составы эффективнее СМАД и не уступают импортному аналогу Вю1иЬе (табл. 2). Установлено, что 0,5 % состава ОПМ+ ЛТМ + СОЖ
снижает липкость
глинистой корки с 0,85 до 0,25 (т.е. в 3,5 раза), а эффективность его в 2 раза выше, чем аналогичной добавки импортного аналога. Отличается высокая эффективность разработанных смазок по коэффициенту трения сталь - сталь и скорости износа стального образца. В среде глинистого раствора при добавке 0,5 % состава ОПМ + +ЛТМ +СОЖ или ОК + РЖ скорость износа составляет всего 0,24-0,36 мм/ч, т.е. снижается в 30-45 раз. Коэффициент трения для этих составов колеблется в пределах 0,01-0,06, что в 3 раза ниже по сравнению с добавкой Вю1иЬе и в 6 раз меньше, чем для СМАД.
На рисунке дана сравнительная оценка эффективности смазок Вю1иЬе, СМАД и состава "Жирма". Экспериментальные данные доказывают преимущество рекомендованного к производству состава смазки практически во всем диапазоне исследуемых нагрузок (от 4 до 22 МПа). Технология производства отличается простотой, не требует использования специального оборудования и заключается в механическом смешивании компонентов с проведением реакции гидролиза.
Результаты промысловых работ в Саратове (Приволжское УБР), Новом Уренгое ("Тюменбургаз") подтверждают достаточную эффективность смазочного реагента. Так, результаты входного контроля смазки предприятием "Тюменбургаз" показали, что добавка 0,5 % "Жирмы" снижает липкость глинистой корки в 1,9 раза, а при увеличении ее концентрации до 2% липкость уменьшается в 5,3 раза. При этом изменяются структурно-механические свойства глинистой суспензии, что может быть использовано на практике. Основные результаты опытно-промышленных испытаний смазки на Уренгойском месторождении в интервале бурения под эксплуатационную колонну, выполненные предприятием "Тю-менбургаз", даны в табл. 3.
На практике установлено снижение липкости корки полимерглинистого раствора в 1,5-2 раза. После обработки бурового раствора смазкой липкость глинистой корки составляла 0,04-0,08, что значительно лучше данных, полученных в лабораторных условиях, и доказывает эффективность применения смазочной добавки "Жирма".
Использование смазки позволило полностью исключить из состава буровых растворов нефтесодержащие компоненты и тем самым снизить токсичность отходов бурения скважин.
По результатам приемочных испытаний смазочный реагент "Жирма" принят к серийному производству. В соответствии с заявками буровых предприятий (Астрахань, Саратов, Ухта, Уренгой, Оренбург) ведутся работы по выпуску крупнотоннажной (200-220 т) партии реагента.
4/1998 19
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.