Влияние солей одно- и двухвалентных металлов на эффективность смазочных добавок к буровым растворам

Influence of one- and two-valent metals on efficiency of lubrication additives for drilling solutions

G. ISHBAEV, BURINTEKH, Ltd., R. ASADULLIN, Rosneft-Burenie Co Ltd. Usinsk Branch,
M. DILMIEV, A. MAYDANOVA, S. LOZHKIN, V. GORPINCHENKO, BURINTEKH, Ltd.

В статье приведены результаты испытания новой смазочной добавки «БЛ ЭКО-САЛТ», показывающей высокую эффективность в условиях солевой агрессии, а также сравнение с традиционными смазывающими добавками.

The article gives test results of new lubrication additive «BL Eco-Salt», showing high efficiency in salt aggression conditions, and comparison with traditional lubrication additives.

При бурении нефтяных и газовых скважин, как правило, возникают большие крутящие моменты и высокие силы трения бурового инструмента о стенки скважины. Для их снижения применяются специальные смазочные добавки для буровых растворов с улучшенными антиприхватными и поверхностно-активными свойствами. Многие из существующих смазочных добавок, как показывает опыт промыслового применения, теряют свою эффективность как при бурении солевых отложений с использованием соленасыщенного бурового раствора, так и при загрязнении бурового раствора вследствие разбуривания пород, слагаемых солями двухвалентных металлов, и в частности солями кальция.
Актуальной задачей является разработка смазочных добавок на основе производных растительных масел как доступного и дешевого сырья. Данные продукты олеохимии сохраняют свою эффективность в растворах с большой концентрацией солей одно- и двухвалентных металлов, а также выдерживают воздействие высоких температур вплоть до 160°С. Обладая высокой способностью к эмульгированию в водной фазе буровых растворов, такие реагенты образуют плотные смазочные слои, устойчивые в условиях тангенциальных и нормальных нагрузок и тем самым способствуют существенному снижению коэффициента трения.
Табл. 1. Базовые буровые растворы для испытаний
Для лабораторных испытаний приготовлено 2 рецептуры смазочных добавок:
  • традиционная смазочная добавка (представляет собой традиционно используемую смесь жирных кислот и эмульгаторов в инертном углеводородном носителе);
  • смазочная добавка «БЛ ЭКО-САЛТ» – композиция эфиров жирных кислот различного химического строения. Применение эфиров жирных кислот в разработанной добавке обеспечивает формирование более прочных адсорбированных слоев, по сравнению с традиционными смазочными добавками, т. к. данные соединения обладают способностью к хемосорбции в результате взаимодействия гидрофильных групп (полярных или анионных) с окисными пленками металлической поверхности.
Смазывающая способность тестируемых добавок определялась на тестере предельного давления и смазывающей способности «LUBRICITY TESTER» модели 21200 фирмы «OFITE» (США).

Для установления эффективности смазочных добавок в условиях, приближенных к скважинным, растворы со смазочными добавками термостатировались в течение 16 ч при температуре 90°С.

В результате экспериментов получены следующие данные по влиянию смазочных добавок на коэффициент трения в растворах с одно- и двухвалентными солями (табл. 2, рис. 1).
Рис. 1. Эффективность смазочных добавок по смазывающей способности в базовых буровых растворах
Табл. 2. Эффективность по снижению коэффициента

трения при добавлении в буровой раствор 1% по объему смазочной добавки
В пресном растворе, не содержащем солей одно- и двухвалентных металлов, как традиционная смазочная добавка, так и «БЛ ЭКО-САЛТ» показали высокие результаты. Коэффициент трения пары «металл-металл» снижается на 80 и 90% соответственно.

Испытания исследуемых добавок в растворе NaCl Polymer показали, что традиционная смазочная добавка неэффективна в соленасыщенных растворах. Снижение динамического коэффициента трения раствора с ней составляет 30%.

Смазочная добавка «БЛ ЭКО-САЛТ» на основе эфиров жирных кислот различного строения показала высокую эффективность в соленасыщенном растворе – снижение коэффициента трения составило более 90%.

В растворе, насыщенном ионами Са2+, традиционная смазочная добавка также теряет свою эффективность (табл. 2, рис. 1). В то же время применение смазочной добавки «БЛ ЭКО-САЛТ» в растворе CaCl2 Polymer позволяет снизить динамический коэффициент трения на 92% по сравнению с исходным раствором. Необходимо отметить, что «БЛ ЭКО-САЛТ», в отличие от традиционной смазочной добавки, не теряет своей эффективности при высоких температурах.

Еще одно важное преимущество смазочной добавки «БЛ ЭКО-САЛТ» – более низкая пенообразующая способность в растворе по сравнению с традиционной смазочной добавкой. Установлено, что введение изучаемых смазочных добавок в буровой раствор не вызывает значительных изменений его структурно-механических (реологических) параметров (табл. 3, 4).
Табл. 3. Влияние исследуемых смазочных добавок в концентрации 1% по объему на параметры базового раствора NaCl Polymer
Табл. 4. Влияние исследуемых добавок в концентрации

1% по объему на параметры базового раствора

CaCl2 Polymer
Таким образом, большая концентрация ионов одно- и двухвалентных металлов в буровом растворе приводит к значительному снижению эффективности традиционных смазочных добавок, а улучшенный состав «БЛ ЭКО-САЛТ» позволяет сохранять высокие показатели смазывающей способности даже в таких агрессивных условиях.

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей


    Авторизация


    регистрация

    Ишбаев Г.Г.

    Ишбаев Г.Г.

    д.т.н., профессор, генеральный директор

    ООО НПП «БУРИНТЕХ»

    Асадуллин Р.Р.

    Асадуллин Р.Р.

    директор

    УФ ООО «РН-Бурение»

    Дильмиев М.Р.

    Дильмиев М.Р.

    начальник службы буровых растворов

    ООО НПП «БУРИНТЕХ»

    Майданова А.В.

    инженер лаборатории буровых растворов

    ООО НПП «Буринтех»

    Ложкин С.С.

    Ложкин С.С.

    к.х.н., заведующий лабораторией буровых растворов

    ООО НПП «Буринтех»

    Горпинченко В.А.

    Горпинченко В.А.

    ведущий инженер-технолог лаборатории крепления скважин службы буровых растворов

    ООО НПП «Буринтех»

    Просмотров статьи: 3868

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru