Уплотнительная смазка для резьбовых соединений

 

Изобретение касается смазочньЬс 1 составов, в частности уплотнительной смазки для резьбовых соединений бурильных и обсадных колонн, опор шарошечных долот, работающих в условиях высоких температур и притока в скважину минерализованных вод. Цель - повышение противозадирных свойств и снижение вязкости смазки. Последняя содержит, мас.%: графит 1-2; высокоокисленный битум 12-14; резиновую крошку, полученную при регенерации автомобильных шин и камер 5-7; натриевое мыло кубового остатка синтетических жирных кислот 2-3; минеральное масло остальное. Новая смазка обеспечивает увеличение предела прочности в 4 раза и снижение вязкости в 1,5 раза при критической нагрузке 700-1200 Н и сохранении работоспособности до минус . 2 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Eъ, И7Е 7;:„

E ", i «Cly,« Iь

)Дь

Ял

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHFbfTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4163397/23-04. (22) 27.10.86 (46) 07.02.89. Бюл. N 5 (71) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения (72) М.С. Окунев, В.М. Богданова, В.А. Сехниашвили, В.Д. Шантарин и Ю.Ф. Логинов (53) 621.892 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(«« 939528, кл. С 10 М 125/02, 1982.

Авторское свидетельство СССР

1(* 1004458, кл. С 10 М 125/02, 1983 .

Дон Н.С. Применение смазок для резьбовых соединений труб при бурении нефтяных и газовых скважин. Обзор.

Сер.: Бурение, вып. 4 (87). — М.:

ВНИИОЭНГ, 1985, с. 33.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и, в частности к уплотнительным смазкам для реэьбовых соединений бурильных и обсадных колонн, для смазки опор шарошечных долот, работающих в условиях высоких температур и притока в скважину минерализованных вод.

Целью изобретения является повышение противоэадирных свойств и снижение вязкости смазки.

Для приготовления смазки используют графит, высокоокисле нный битум„ натриевое мыло кубового остатка синтетических жирных кислот (СЖК), резид)) 4 С 10 M 167/00//(С 10 М 167/00, 125:02, 129:40, 159:04) С 10 N 30:06 (54) УПЛОТНИТЕЛЬНАЯ СМАЗКА ДЛЯ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ (57) Изобретение касается смазочййх

;составов, в частности уплотннтельI ной смазки для реэьбовых соединений бурильных и обсадных колонн, опор шарашечных долот, работающих в условиях высоких температур и притока в скважину минерализованных вод. Цель— повышение противозадирных свойств и снижение вязкости смазки. Последняя содержит, мас.Ж: графит 1-2; высокоокисленный битум 12-14; резиновую крошку, полученную при регенерации автомобильных шин и камер, 5-7; натриевое мыло кубового остатка синтети- к ческих жирных кислот 2-3; минеральное масло ос тальное . Нов ая смаз к а о бе спечивает увеличение предела прочности в 4 раза и снижение вязкости в

1, 5 раза при критической нагрузке

700-1200 Н и сохранении работоспособь ности до минус 150 С. 2 табл. новую крошку, полученную при регене-. рации автомобильных шин и камер, и в качестве минерального масла могут быть использованы масло индустриальное И-20А, масло авиационное МС-10.

Введение в состав смазки высокоокисленного битума увеличивает термостойкость смазки и улучшает ее адгезионные свойства к металлу резьбовых соединений бурильных труб. Кроме того, он обеспечивает смазке требуемую консистентность и вязкость, т.е. противовымываемость. Дополнительную вязкость и пластичность смазке з 145 придает натриевое мыло кубового остатка СЖК.

Графитовый порошок обеспечивает смазывающие и противозадирные свойства смазки, особенно в период приработки реэьб, и кроме того, обеспечивает облегчение. свинчивания труб.

Резиновая крошка обеспечивает герметичность уплотнения в резьбовых зазорах. Индустриальное масло или МС-10 обеспечивает достаточно быстрое растворение высокоокисленного битума и резиновой крошки (при

160-200 С) .

Смазку готовят следующим образом.

Индустриальное масло или МС-10 нагревают в емкости с мешалкой до

160-180 С, добавляют резиновую крошку перемешивают 30-40 мин, отключают на.грев и добавляют порциями высокоокисленный битум. После чего перемешивают раствор еще 30-40 мин до полногорастворения битума. Затем добавляют. графит и мыла СЖК, перемешивают 1215 мин и охлаждают.

Омыление СЖК производят в отдельной емкости путем нагревания до расплавления, вводят 40%-ный раствор каустика в соотношении 1:1 по объему. Смесь тщательно перемешивают и в горячем виде переносят в раствор.

Для проведения испытаний готовят составы смазок, приведенные в табл.1.

Из табл. 1 видно, что уменьшение содержания высокоокисленного битума меньше 12 мас. . (здесь и далее мас ° ) приводит к резкому уменьшению вязкости и увеличению текучести смазки, а увеличение содержания свыше

15 наоборот приводит к резкому увеличению вязкости и уменьшению текучести смазки.

Для сравнения был приготовлен состав известной смазки (состав 4), мас. :

Натуральный каучук 23

Графит 3

Битум (BH-IV) 12

Авиамасло MC-20 62

У составов смазок (1-4) определяли предел прочности, вязкость и критическую нагрузку, Результаты испытаний приведены в табл. 2.

6455

Как видно, предлагаемая смазка обеспечивает увеличение предела прочности в 4 раза и снижение вязкости в 1,5 раза при критической нагрузке

<

700-1200 Н, сохраняя работоспособ-. ность при температуре до -150 С.

Кроме того, предлагаемые смазки испытывались при нанесении на влажные резьбовые соединения 3-133 бурильных труб ЛБТ 129 11 мм. Геремтизирующая способность определялась визуально.

После нанесения смазки бурильные трубы включались в компоновку инструмента и велось бурение с давлением s колонне 12-13 МПа в течение 8,5 ч.

После развинчивания соединений видимых следов прохода бурового раствора не наблюдалось, дополнительного нанесения смазки не требовалось.

Затем без дополнительного нанесения предлагаемой смазки было проведв но еще два свинчивания и испытание с давлением внутри труб 15-17 МПа при бурении 7,5 и 5,5 ч. При этом перето" ков бурового раствора в этих соедине; ниях не отмечено, большая часть смазки оказалась смещенной к уплотняющим торцам соединений.

Опыты показали, что предлагаемая смазка повышает герметичность резьбового соединения и достаточно долго-. вечна при работе в условиях переменных температур, давлений и вибрационных нагрузок.

Таким образом, предлагаемая смазка обладает лучшими адгезионными свойствами, приводящими к повышенной герметичности, позволяющей вести бурение при давлениях свыше 45-47 МПа (давление в колонне 15-17 МПа плюс гидростатическое давление на глубине около 3000 м порядка 30 МПа).

Кроме того, ввиду повышенной гидрофобности, смазка обладает корроэионной прочностью, предохраняя металл резьбовых соединений от zoppoзии, обладает повышенной стойкостью к минерализзции раствора, повышает износостойкость резЬбовых соединений, при многократном свинчивании и развинчивании и обладает улучшенными противоизносными, противозадирными и уплотняющими свойствами.

Формула изобретения

Уплотнительная смазка для резьбовых соединений, содержащая минеральное масло, графит, битумную и полимерную добавки, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что, с целью повышения противозадирных свойств и

Резиновая крошка, полученная при регенерации автомобильных шин

5-7

2-3

Остальное

Таблица 1

Содержание, мас.Х г (з

Компонен ты

Битум высокоокисленный

12 13

Резиновая крошка

5 6

Натриевое мыло кубового остатка GKK

2 2,5

Графитовый порошок

1,5 2

Масло минеральное До 100 До 100 До 100

Таблица 2

Предел прочно сти, Па, при температуре

20 С 50 С

Состав смазки

Температурный интервал применео ния, С

Критическая

Вязкость, Пз, прн температуре нагрузка, Н

50 С

20 С

334 150 220 38 700 До -150 334 150 . 220 38 1200

334 150 220 38 1000

80 60 350 50 350-600 До -70

5 1456455 снижения вязкости смазки, она дополнительно содержит натриевое мыло кубового остатка синтетических жирных кислот в качестве битумной доЭ

5 бавки содержит высокоокисленный битум и в качестве полимерной добав,ки содержит резиновую крошку, полу,ченную при регенерации автомобильных

:шин и камер, при следующем соотношении компонентов, мас. Х:

Графит 1-2

Высокоокисленный битум 12-14 и камер

Натриевое мыло кубового остатка синтетических жирных кис," . лот

Минеральное масло