Антифрикционная добавка к буровым растворам на водной основе

Антифрикционная добавка к буровым растворам на водной основе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АНТИФРИЩИОН-НАЯ ДОБАВКА К БУРОВЫМ РАСТВОРА14 НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ, (Содержащая поверхностно-активное вещество , отличающаяся тем, .что, с целью повышения ее солестойкости при одновременном снижении коэффициента трения растворов, до.бавка дополнительно содержит политетрафторэтилен , а в качестве поверхностно-активного вещества сульфонол или оксиэтилированный алкилфенол в соотношении 1:1 - 1:2. КЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECllÓÜËÈК ОСУ СТВЕИК и КО@ ТЕТ CCCP

Гю ДЕЛАМ ИЭОБ ЧТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, И АВТОРСКОМУ.СВИДГГЕЛЬСТВУ. (21) 3314761/23-.03 (22) 06.07,81 (46) 07,. 11. 8.3. Вюл. Р 41 (72) А.A.Кожевников, А,Н,Давиденко и А.М. Бражененко .(71) Днепропетровский. ордена Трудо-

:вого Красного Знамени горный институт им;Артема (53) 622.243. 144.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 220906, кл. С 09.К 1/02, 1967.

2. Эпштейн Е.Ф. и др. Испытания промывочной жидкости с поверхностноактивными антифрикционными добавками.

В сб. "Раэрушение горных пород прибурении скважин". Уфа, 1913, с. 392-.

395 ррототип).

„„Su„„1052533 А (54) (57) АНТИФРИКДИОННА51 ДОБАВКА

К БУРОВИМ РАСТВОРАМ НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ, содер>кацая поверхностно-активное вецество, о т л и ч а ю ц а .я с я тем, .что, с целью повышения ее солестойкости при одновременном снижении коэффициента трения растворов, добавка дополнительно содержит политетрафторэтилен, а в качестве поверхностно-активного вецества сульфонол или оксиэтилированный алкилфенол в соотношении 1:1 — 1:2.

Изобретение относится к буровым растворам, применяемым при бурении скважин на твердые, жидкие и газообразные полезные ископаемые.

Известны буровые растворы, содержащие поверхностно-активные, антифрик 5 ционные и антивибрационные добавки.

Так, известно применение в качестве антйвибрационной добавки к водны л буровым растворам кожевенной эмульсионнои пасты "кожпастоп" (11. 10

Недостатком "кожпастола" является то, что, улучшая антивибрационные и антифрикционные свойства буровых растворов она незначительно уменьшает

); поверхностНОе натяжение на границе жидкость-твердое тело, а значит мало влияет на снижение энергоемкости процесса разрушения горных пород, что снижает эффект от ее применения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является антифрикционная добавка к .буровым растворам на водной основе — сульфатное мыло, . хоторое позволяет улучшить не только антифрикционные. свойства буровых растворов, но и значительно снизить поверхностное натяжение, что обеспечивает рост производительности показателей (2 7.

Недостатком этой добавки является то, что действие сульфатного мыла значительно снижается при наличии в разрезе пород, содержащих минерализованные воды высокой жесткости. Так, при жесткости вод более 4 мг-экв/л 3

35 происходит разрушение сульдатного мыла, что приводит к ухудшению и да-, же к утрачиванию технологических свойств буровых растворов,обеспе- . чивающих рост производственных. пока- 40 зателей. Кроме того, наличие в сульфатном мыле сернистых соединений пр и дает ему стойкий неприятный запах, уху дшающий санитарно-гигиенические условия труда, что сдерживает его I 45 более широкое применение, Цель изобретения - повышение солестойкости антифрикционной добавки при одновременном снижении коэффициента трения растворов.

Поставленная цепь достигается тем, что антифрикционная добавка к буровым растворам на водной основе, содержащая поверхностно-активное вещество, дополнительно содержит поиитетрафторэтилен, а в качестве поверхностно-активного вещества суль. фонол или оксиэтилированный алкилфенол в соотношении 1:1-1:2.

Ионогенные поверхностно-активные 60 вещества {сульфонол )обеспечивают буровым растворам низкое поверхностное натяжение (до 30 щ(ж/)л 2,) и высокую смазочную способность (0,11 при

) жесткости вод до 4 мг-экв/л. Увеличе- 65 ние жесткости более 4 мг-экв/и приводит к потере этих своиств, для условий бурения, где .в разрезе встречаются подземные воды с жесткостью более 4 мг-экв/л следует применять неионогенные поверхностно-активные вещества (ОП-10 ), которые обеспечивают снижение поверхностного натяжения до 30 м 1ж/м2 и улучшение смазочной способности до 0,11, а также стабильность эмульсионной промывочной жидкости при жесткости вод значительно большей 4 мг-экв/л.

При низких и средних контактных нагрузках трущихся пар (до 400 кг) следует применять порошок политетрафторэтилена — фторопласт-4, При значительных контактных нагрузках (более 400 кГ) происходит спекание фторопласта-4 и как следствие потеря технологических свойств бурового раствора. Для бурения глубоких скважин, где имеют место значительные контактные нагрузки, следует применять фторопласт-4д, выпускаемый в виде эмульсионного фторопласта, равномерно распределенного в ацетальном полимере.

Настоящая антифрикционная добавка вводится в буровой раствор в ко личестве 0,5-2,0 вес.Ъ после предварительного смешения ПАВ и фторопласта.

Увеличенное. содержание ЛЛВ в смеси следует применять при обработке бурового раствора, приготовленного на минерализованных водах или при наличии поливалентной агрессии.

Эффективность деиствия настоящей антифрикционной добавки оценивалась в лабораторных условиях.

Поверхностное натяжение измеряли

1сталагмометрическим способом. Коэффициент трения определяли на машине трения при скольжении стального прямоугольного штабика по шлифованнОй пластинке горной породы (песчаник ).

Стальной штабик закрепляли в гнезде шпинделя, который имеет воэможность свободно перемещаться в вертикальном направлении. На шпиндель одевали гру зы. Образец горной породы закрепляли в роторе, приводимом во вращение от электродвигателя с редуктором. Исследуемый буровой раствор подавали в зону трения при помощи шланга иэ емкости.

Коэффициент трения рассчитывали по полученным значениям момента трения, веса груза и радиуса трения, Результаты исследований приведены в табл.1,из которой видно, что предлагаемая антифрикционная добавка позволяет получить по сравнению с сульфатным мылом коэффициент трения ниже в 1,6-1,7 раза, а поверхностное натяжение - меньше на 3,2-3,6 мДж/м

2 1052533

В табл.2 приводятся свойства буровых растворов с антифрикционными добавками.

Применение предлагаемой антифрик". ционной добавки позволит значительно повысить эффективность бурения за счет адсорбционного понижения проч-, ности горных пород и применений форсированных режимов повышения частоты вращения и улучшения условий пере- дачи осевой нагрузки). Кроме того, . 10 применение добавки обеспечит снижение износа бурового инструмента. При этом повышаются технико-зкономические по-, казатели бурения: механическая скорость на 20-25%, Проходка за рейс на

253, проходка на коронку на 35-40%.

Повышение производственных показателей и сйижение износа бурового инструмента приводят к,снижению стоимости, одного метра бурения на 1,52,0 руб.

1()!>2 :> 3 I!

1 1

Ф 1 (III I

М 1 М! 1

1 IOI C I

at t

I н

l4 1 I

0О 00 ГЧ

Ю ГЧ ГЧ с с

O Ю О

О с

00 00 ГЧ

О О М с с с

О О О

ЧР ГЧ Л

ГЧ ГЧ с с с

Ю О О

ГЧ

%-4 с

Ю ГЧ

ГЧ ГЧ с с

О О 0 Ю ГЧ а"4 Л М с с с

О О О! 041

9 О I

1 36 д! 1 а!! 9 с 1 361

1 g Н! AI (»

1: 0 I Г I

1 &,O I Е1

1 l0 Х I CCl и 1- 1 г<

I 0 1

I X I

84I

î,r. !

I 3C I

I Х I I(II

I О 1,ф!

1 Ф I 4014

М; .I

î g.! 4

I

I

I

1

1 1 ! О 40 ГЧ с с с

О ОЪ а-1

ГЧ ГЧ Ф

CO ГЧ 1 с с 0 Г Ъ

ГЧ Fl

00 с

4Л

ГЧ

0О с

Г4Ъ

ГЧ

ГЧ м Щ с

0О Ф Ю м м

00 ГЧ с с О ГЧ

Г Ъ М О м чэ с с с

О О Ф

Г Ъ М РЪ

1 1 1

1 1 1

1 1

1 1 (Ч

° Ю

%.4

CaI ГЧ ГЧ

° ° Н ° В

%4 % 4 %4 "4 4Ч ГЧ

° ° ° ° ° Ф л4 %-4 Ф-4

Л4 с-4 Л1

° ° ° Э л

Н Л1

° Э ° °

%4 \4

%-4 %-4

° ° ФФ а-1

ГЧ

° в с.4

Л Л Л

ГЧ О О.

О 4ГЪ 4"Ъ с с

ГЧ ГЧ О а Ю

\ с

o o

Г Ъ с

Ф О с с

О Л

О с

%-4

О LA с с

ГЧ ГЧ

D с

ГЧ

1

1

1

I! 1 1 I

1 1 !

Г:

О О аЕ я.4

1 а-1

О О

° «4 % Ч

1 I 1 1

I I — 4 .t

I

Г <А с

<Ъ аЪ

ГЛ Л 00

0Ъ ted! О с с с с

t0a Ch О\ б\ 0 0Ъ ОЪ

44Ъ с с

00 1- сп

0Ъ Ch CO

О с с

Оi Ch

CS 0O

1 с

00

О 4ГЪ с с

00 1 с ф ф

Ю

0Ъ Г1

1 а-4 1

0I I,:!

g}I ((0 !

1 I!

1

1 1 3

1 1 I

1 I 1 I

I О 1

1 40 1 1

1 1 Ill 1 .Е1 О41 О

31 f4110 l ВИI — — — 1

° Щ I О1

5i Д IЮ I

1 ОМ1 ° ! I 1 I 1

1 aiI 1

1 Q й

1 1 I t I 1 I .1 1 1

I I 1 I 1 1 1 I 1

I 1 I I 1 1 I 1 1

I, 1 1 1 1 1 !

1052533

1

I Oil

I Хб

I б33! К

I Г-11

1; л в4 б б

1

I

I

I е4 CO

%4 Ю с о о

in Ф сб о о . о с с с а о. о

° Ф Ф о о с с о i0 о со iD о с о

1 I 1

° 3 3 в-б 00

C0 б 4 О с с с с о о о о!

I

I

1 ! 3

1 «Ч

I ii

1

1 !

Цб CO Ц3 о .о о с с с с о о о о

an ° 3 о о с с

ОЪ

«О ц) о о с с о о

Ф о о с с о о 4 цр

<Ч 4

I с о о.!

1

I l

I

1!

Ill х!

401 К

Г-11

«О Ф с с

an «сб

РЪ С ) «Ъ «О с с с

О . ОЪ ОЪ

Г Ъ «сб «»б

CO с

ОЪ

I 1 .1

1

1

«О б » с с

ОЪ «3a

Рб «Ч!

Ill

Хб

Ia3I К

ly l

CO . CO с с

«б о

« Ъ 643

CO с с

ОЪ Ch

Г 3 « >

\«3 сб с с с3 . « б

РЪ РЪ

00 б с с

ОЪ С\

4Ч СЯ п! c0 о с с

О 4Л

4Ъ «л (сб с

С0 с Ъ о с о

«Ч ГЪ

I

1

1

I I

4 ч б а-3

° ° ° 3 г.1 в-4 яЧ

° Ф ° Э

%4 \ 4

%-4

° Ф м-4 (сб

° а

%-4

CV

° » сЕ

«сб

° 4

Г4

4сб СЧ

° ° (Ф с

%-4 %-

В4 %-4

° ° ° с

%-4 Ч-4 я 4

° °

% 4!

I

1

Л. «Ъ 3Л О с с

4сб О C) «4 о с

Ф-4 о ° с

Ссб

«л in с с о о

« Ъ «Л

° с

i о о о an с с лб лб

Ю с м.4

I I

1

I . л

I

° б

«сб

° е в-4 сЧ nl

° °

% б %4

«л с о

««Ъ с

«Ч I о о с с -б Лб

I l, 1 (1

1

1

1 1 I . I,1

1 (1 о о о о

I I I 1 о о о а-4 с-4 т 4

1 1 I l

in o с с

О\ О\

ОЪ Oi

«л о с с с сЬ ОЪ ОЪ

«О CO CÎ 3Л I с с

3 О1

«3Ъ ОЪ о an с с

«О Г

О «3Ъ

1- 3Л «0 . О с с с с

Оъ Ch . CIa CO

Оъ Оъ «7a - Оъ

1-4 3

1 к I пб I и

9 1 ж с э I

1 к

K о

C! i l о а

1

I

1

1

1

1 н и э

М и

Э I

t1a I н

1 н 1

Ф 1

Э! 1

МО1 ф1Ю 1

03

ВХI

ВНI

343 О 1

ОО1

М 3«1

4к эо, М 03 1

I Э I

1 и „I

"о

I М 1

1 И 011

ЮЪ«! ж !

1 О11

В "

I . Хаб ок!

1 В I х

Р, Хб

I 4tl I

1-1 1 1

I . I 1

v ! I I6 1 бР 1 13 ) 411 g о но

V1 ао! VЩ

Э1О4! Об

Ill! Í I1 О5 с Вб.в

Мб О!

Н! а 143

Об Vàб °

1 б 1 1

Cg V 40 I Э

It l вс

1 Ri в

1 а! Ф 3ю ! I VÌ °

I 1 1 1 1

1 л о о оъ с с с

ОЪ О «О б«О 00 «О CO б 1 1 I I 1. I I

1 I 1 I l I! I I 1 1 I

10525 33

% 1 и л«

° l.

Ж ло о с о о

r-.

1 о с о о Ф

%-%

C) л о.о с о о

1 1 ° 1

1 1

1 Л о о с с о о

СЧ «%!

М <Ч с с о о л л о с с о о

СЧ

<%! с

О %!Ъ %О

%%Ъ с с с о о о л %3 о о с с с о о о о

%Ч <Ч с с

СЧ C) м) м о с с о о м м (Ч (Ч с с о о (%Ъ . М

%О с

Ю м

I 1 1 1 1

CO с ("Ф м

I.%!% СЧ С0 с % с

СЧ (%«(Ч

1» ф ОО с

<Ч Ф м о .о с с о о м м

\ф (4 <Ч с с с

%%Ъ ГЧ О м м (Ч СЧ с с о о

Г ъ м! 1 о

l0 1 ! 1 Щ

О 1Н«!

СЧ (Ч

° ° ° Э

%"% . %

%Ч (Ч

%-% %-%

° (Ч

° е

%-%

%-4 ° 1

° \ Ф °

%-% %-% о! àî! oå

9! О!1 О3

Ial! Н«! О5

i »a% — % х! о!

Н 1 М I Ю

V1 VXI

О1 У ф! «.)й! Ial

1. 51 I !

1 I 1 1 1

Ю afl с

СЧ 1Ч м с о

an o с

Ю %"!

О %%Ъ с

C%I (Ч

1 1 1 I

I 1 о с л1 Р4 л с о

C) с

РВ

I !

l 1

l ! !

C) о

I I

C) с

-о.

%-4 о о н о о

%-4 гМ и о

%-1 %-%! 1

% о

СО

%«Ъ о

О. %1%

%"! О\ о о о

% с а с0 о

О% О 0Ъ

Ю %!Ъ с

CO .1

C0 tO л о с

%ъъ ca%

C0 OO о in с с сСа 1 °

%О СО! ) 3

I

l.

1

t. ,Г !

1

I.

1

t

1 ! ! ! !

I

1 !

I

1 ° I и, .. и

Ж I е8! 4 (v о I м х !

Р«1 1 х )I Ю

9Х!х!

« ml«: I

V «,1

Н:.О1 В иЪ, 1

Й I% 1 е"! 3

И 1 I

Й !

8KI

O«: I I

1 1 л1 ««!! I аx! Х1 I

9 1 AP

I

I !

ОЙ!9

»14"!»1

l VÕ1 °

0! Де!9

Х! Н1а

М 1 1 1

1 1 в!

g l М

8)4 ! 5

1 1 I I I I 1 I I

1 I 1 I I 1 1 1 I I 1 I I

3052533

0 1! о

Н 1

Ое1

OmI

I н о н » н о э н » ох

1-» и н » н о э

Рс

»

rv

Ф!

I э э

Х ф

А 4 н н о и аД ГЦ

1 1 I

1

+ 1

1

I

+ 1

1

1

tII

I Х

1

1

I

»

5 х

<а3 оо

lA с

1

Ol с

«-4 СЧ

1

1 — 4. «- tn с с а сп

«"4»Ч

Ю с !!Ъ 1

1 !

Ю

Гс

Ю е ое х х о х йаxo

Ф g It)& ох о9

Ю

«-»

» — -»

1

1 1

I 1

«Ч «-4 ( н <ч

< Ъ с

° 4 1 1

»

C) \О с х оэя1

Ц Ц««1

ОнХЮ

4оо

Ю с!»

«-« с.о

I !»-!

1

1 ! — !

Al н о о

Х э х

»л tn г-l co »О

«-4 Ссф t4 »»Ъ

I

10 1

Ю с

«»

1 Ц с«» мой

Э ltl % с

1 с

1О

Ю с

«-1

»О

Ю с

«-1

I о о

lg»

О

Х

6l

tII

О

3Р

О

«-1

М мO

an с

О

+ «!»

Ц о

1

1

1

1

I

I

I

1

1

1

I

1

0,1 о

Ф 1

»

1 о I tn

О!

Х I н» вЂ” ——

О1

Э 1 «3 1

М I 1

gg о х о х

Ф х а в х н ф

v а

О н о

ttI а

C о

It1

О а

1 1 I 1

I + + . +

«О Ю о о о о

»» с с

«» «««««! о

Ь о н

Ф 1:

«

О е и м о о

ttI ttI а а о

:» 3»

+ о v

ttj Х Х tl!

4 о ой

I!I O

»»! Ф

v v ао 1 а

1» 3 I« с» v o

1 е о о ух о оо Р v аМ с ! О

+ 1 и ао о

1tI Х

ow

Е 1 а tlI н ео х о й™Х О! х а хое цнх

Г.«в х

1 I о э ах I

В Х 1

Е 1

Х 3 1 о о эх

Ен оо о м о («!

+ I

Ю а

О

О\ И но о 1

t1I Х I а с! 1

3 Э 1 нн оо

ttj 1. х g--=

3 о " а I