Уплотнительная смазка для резьбовых соединений

Уплотнительная смазка для резьбовых соединений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Л - - А- Н- И Е

ИЗОБРЕТЕН Ия

Союз Советсккх

Социалнстмческкя

Республик (ii 687111 (6! ) Дополнителькое к авт. свкд-ву (22) Заявлено 26.07.77 (21) 2536306/23 — 04 с присоединением заявки Ж (23) Приоритет. (51)М. КЛ.

С 10 М 7/02

С 10 М 7/04

С 10 М 7/12

С 10 M 7/30 (53) A (621.892 (088,8) Гесудврствевай цветет

СССР ю деваю нМратаввв н атявнтаа

Опубликовано 25.09.79 . Бюллетень М 35

Дата опублкковання опксанкя 25.09.79 (72) Авторы изобретения

И. Е. Шевченко, Г. Н. Кириченко и П. А. Лещинский (71) Заявитель

Днепропетровское отделение института минеральных ресурсов (54) УПЛОТНИТЕЛЬНАЯ СМАЗКА ДЛЯ РЕЗЬБОВЫХ

СОЕДИНЕНИЙ

Изобретение относится к горному делу, в частности к производству уплотннтельных смазок для резьбовых соединений бурильных труб и опор шарошечных долот, работающих в условиях агрессивных сред, высоких давлений и

5 температур.

В связи с ростом глубин н усложнением условий бурения геологоразведочных скважин большое значение приобрела проблема. смазок резьбовых соединений и опор шарошечных долот ло при работе в агрессивных средах, которые создаются за счет применения ингибированных промывочных растворов и наличия пластовых минерализованных грунтовых вод.

Известны смазки для уплотнения резьбовых

15 соединений на основе минерального масла, алюминиевого и литиевого мыл стеариновой кислоты, стеарата алюминия, силиконовой жидкости (смазки P-2, Р-113, Р-402, P-406) (1).

Однако известные смазки не являются

20 достаточно эффективными, так как обладают невысокой стойкостью в промывочных растворах, имеющих кислотно-щелочные свойства, неполностью предупреждают заедание резьб при свинчивания-развннчивании во время спуско-подъемных операций.

Наиболее близкой к изобретению по составу является уплотннтельная смазка, состоящая из нефтяного битума, канифоли, бензола, скипидара, толуола, ннгрола и графита (2).

Эта смазка (УС вЂ” ИМР) удовлетворяет требованиям, предъявляемым к смазкам, работающим в условиях промъ|вки скважин водой, водоэмульснонными растворами, когда смазывание резьб труб происходит прн каждом свннчиванни во время слуско-подъемных операций (31.

Однако такая смазка не обеспечивает своих функций при промывке скважин шелочными и кислотными растворами, обработанными реагентами-стабилизаторами, а также при обогащении промывочных растворов минералнзованных грунтовыми водами.

При проникновении названных промывочных растворов в резьбу смазка расслаивается, разрушается, вымывается. 3а счет снижения устойчивости смазки в агрессивных средах снижаются ее адгезионные свойства н термостойкость, что приводит к сильному износу резьб. Кроме

687111

Таблица 1 мазка 1 Смазка вес% вес%

Компоненты

Смазка 3 вес.%

Канифоль

Скипидар

Толуол

Нигрол

Графит

Полиэтиленимин

20

15

25

22

10

2,25 3,0

1,5

Двуокись титана

1 1,5 2

Битум

3 того, небольшая вязкость смазки (вязкость

6 при 20 С по вискозиметру В3-5 40 — 60 сек) не позволяет эффективно предохранять от износа реэьбовые пары при перемещении в случае изгиба бурильной колонны и не способствует снижению продольных и поперечных колебаний в резьбовых деталях. Смазка по своим свойствам не может быть применима в опорах шарошечных долот. Наличие в составе смазки бензола обуславливает пожароопасность смазки.

Цель изобретения — создание нетоксичной смазки для уплотнения резьбовых соединений, надежи.й работы ее в агрессивных средах за счет повышения адгезионных свойств, термостойкости и устойчивости против расслоения в кислых, щелочных и минерализованных средах.

Поставленная цель достигается тем, что смазка на основе битума, канифоли, скипидара, толуола, нигрола и графита дополнительно со- 20 держит полиэтиленимин и двуокись титана приследующем содержании компонентов, вес.%:

Канифоль 18-20

Скипидар 14-15

Толуол 22-25 25

Нигрол 8 — 10

Графит 2 — 3

Полиэтиленимин 1,5 — 3

Двуокись титана 1 — 2

Битум До 100 . Зо

Введение полиэтиленимина в состав смазки повьппает адгезионные свойства смазки к металлу, способствует стабилизации к окислению смазки и устойчивости против расслоения, в кислых, щелочных и минерализованных средах. Полиэтиленимин обладает свойством удерживать в составе смазки двуокись титана и вместе с двуокисью титана повышает термостойкость смазки и ее вязкость, Смазку готовят следующим образом.

Твердые компоненты (битум, канифоль) предварительно дробят, взвешивают и загружают в горизонтальный цилиндрический смеситель, снабженный четырехлопастной мешалкой ножевого тина.

Растворитали (толуол, скипидар) подают в смеситель насосами через мерник. Для ускорения растворения битума и канифоли растворители подогревают до 50 — 55 С. После растворения канифоли и битума в раствор загружают нигрол, графит, смесь перемешивают в течение 4 час до получения однородной массы, затем. добавляют полизтиленимин и двуокись титана и перемешивают в течение часа, после чего смазка готова для расфасовки. 4

Для удешеВления смазки применяется экстракционная кедровая канифоль и обеспиненный скипидар П-го сорта.

По приведенной технологии приготовлено несколько составов смазки, отличающихся один от другого содержанием полиэтиленимина и двуокиси титана.

Процентное содержание полиэтиленимина и двуокиси титана сушественно влияют на адгезию, термостойкость и устойчивость к агрессивным средам, Наиболее эффективная композиция смазки определилась при отношении двуокиси титана к полиэтиленимину 1:1,5.

Для проведения испытаний приготовлены ,три состава смазок, . приведенных в табл. 1 до 100 До 1ÎÎ До 1ОО

Адгезия смазок к металлу в воде, кислых и щелочных растворах определяется по следующей методике. Приготовляется промывочный раствор, в него добавляют соляную кислоту или едкий натр до 10 0-ной концентрации. На специальном стенде вращатель (металлический стержень) помещают в сосуд, который заполняют промывочным раствором. На поверхность вращателя наносят смазку составов 1, 2, 3.

Состояние смазок после отработки на стенде с частотой вращения 2800 об/мин (что соответствует обороторесурсу долота в 250000 оборотов) в течение 90 мин представлены в табл. 2. (Все смазки составов 1 — 3 имеют одинаковые показатели) . б87111

Таблица 2

Испытания адгезионных свойств

Наименование смазки

Состояние смазки после опыта

Техническая вода, рН 7

Промывочный аствор с сое ржанием

0% (NaOH)

Н 1б

Промывочный аствор с содержанием

0% (НС1), Н 1

УС вЂ” ИМР

Смазка с вращателя сброшена через

15 мин

Опытные смазки1,2,3

Слои смазки стал тоньше.

Слой смазки стал тоньше

Слой смазки стал тоньше

Отрывов и оголенных участков нет эа время вращения 90 мин

Слой смазки

Отрывов и оголенных участков нет за время вращения 90 мин стал тоньше.

Отрывов и оголенных участков. нет за время вращения 90 мин.

Зо Долото отрабатывают при следующих параметрах режима: осевая нагрузка 2 тонн/сила, частота вращения долота 193 об/мин, количество прокачиваемой жидкости 15, л/мин. В качестве промывочной жидкости применяют тех35 ническую воду с содержанием 5% кварцевого песка. Разработка долот и определение количества вымытой смазки осуществляют через каждый 100000 оборотов долота. При достижении 450000 оборотов шарошки (150000 обо4О ротов шарошки считаются удовлетворительным), радиальный зазор между беговой дорожкой и шариками составляет 0,7 мм, шарошка изношена предельно. Результаты отработки предлагаемой смазки приведены в табл. 3.

Таблица 3

Испытание смазок

Состояние смазки посНаименование Оборот оре ОтРаботано смазки суре, тыс. час оборотов

Состояние опор ле испытаний

УС вЂ” ИМР

Износ 2,5 мм Смазка вымыта

3 час

Предлагаемая смазка

8 час 40 мин Износа ша- Слой смазки рошек нет равномерный

100

Кроме того, адгезия предложенной смазки с приведенным соотношением компонентов определялась в ходе другого испытания (для сравнения испытана смазка УС-ИМР в аналогичных условиях). На стенде, состоящем иэ бурового станка и промывочного насоса, испытывают известные шарошечные долота типа

93Т разборной конструкции 13).

Опоры таких долот имеют шариковые подшипники. Пригодность предлагаемых смазок для подшипников опор шарошечных долот проверяют на буровом стенде путем обработки долот на гранитных блоках. При этом контролируют скорость вымывания смазки с опор долот по времени.

Смазка с вра- Смазка с вращащателя сброше- теля сброшена на через 10 мин через 10 мин

687111

Продолжение табл. 3

Испытание смазок стал тоньше, равномерный

Слой смазки равномерный.

300

26 час

Износ

0,02 мм

Появились

34 час 20 мин Износ

05 мм оголенные участки

Появились оголенные

38.час 40 мин Износ.

0,7 мм

450 участки, их количество увеличилось

Испытание смазок рН 1 рН 16

Среда с рН 7 рН 1 рН 16

Смазка состава 1

Среда с рН 7 рН 1 рН 16

Смазка состава 2

Среда с рН 7 рН 1 рН 16

Смазка состава 3

Для определения устойчивости предлагаемой смазки в нейтральной и агрессивных средах были также проведень| испытания. т для сравнения испытана смазка уС рщр в аналогичных условиях. Результаты испыта.ний приведены в табл. 4.

Табл.ица 4 смазка не расслаивается в течение 16 час, в кислой среде — 1 час, в щелочной — 2 час.

В нейтральной, среде смазка не расслаива, лась в течение б мес, в кислой — 1 мес, в щелочной — 2 мес

В нейтральной среде смазка не расслаивалась в течение 6 мес, в кислой — 1,5 мес, в щелочной — 2 мес.

В нейтральной среде смазка не расслаивалась в течение, 6 мес, в кислой — 2 мес, в щелочной — 2 мес. 15 дн

687111

Составитель Е.Пономарева

Редактор Н. Разумова Техред И.Асталош Корректор Т.Скворцова

Заказ 5672/26 Тираж 609 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., g. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгороц, ул. Проектная, 4

Испытания показали, что предлагаемый сос. тав смазки, испытываемый в течение 6 мес, значительно превосходит известный состав по стойкости в нейтральной и в агрессивных средах

Таким образом, введение в состав смазки добавок полиэтиленимина и двуокиси титана увеличивает водостойкость смазки, износостойкость в абразивных средах, стойкость к агрессивным промывочным растворам в несколько десятков раз. Предлагаемая смазка может применяться при геологоразведочном бурении в резьбовых соединениях и опорах шарошечиых долот, где требуется повышенная адгезия, водостойкость, стойкость к агрессивным средам н абразивоизносостойкость.

Предлагаемая смазка нетоксичная, не вызывает коррозии металлов и сплавов.

Смазка обладает демфирующей способностью (д = 1,18-1,20 г/сад) и, как следствие, имеет меньший износ реэьб прн знакопеременных нагрузках. Смазка может применяться для смазывания опор шарошечных долот.

Формула изобретения

Уплотнительная смазка для реэьбовых соединений на основе битума, канифоли, скипидара, 10 толуола, нигрола и графита, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения адгезионных свойств, термостойкости и устойчивости смазки в агрессивных средах, она дополнительне содержит полиэтнленнмин и двуокись титана при следующем содержании компонентов, вес.%:

Канифоль 18-20

Скипидар 14-15

Толуол 22 — 25

Нигрол 8-10

Графит 2-3

Поли этиленимин 1,5 — 3

Двуокись титана 1-2

15 До 100.

Источники информации, принятые во внимание при эксцертизе

1. Синицын В. В. Подбор и применение

20 пластичных смазок. М., Химия, 1974, с. 404—

407.

2. Авторское свидетельство СССР И 237314, кл. С 10 М 7/12, 1968, р

3. Яров А. Н. и др. Буровые растворы с

25 улучшенными смазочными свойствами. М., Недра, 1975, с. 92.