Уплотнительная смазка для резьбовых соединений

О Л: - А-Н- И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СсеетскмхСоциалистическихРесттубпии и 1687111(088,8) Гесударствееай сватет СССР е делам язФретеей н етяемтеа(71) Заявитель Днепропетровское отделение института минеральных ресурсов(54) УПЛОТНИТЕЛЬНАЯ СМАЗКА ДЛЯ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙИзобретение относится к горному делу, вчастности к производству уплотнительных смазок для резьбовых соединений бурильных труби опор шарошечных долот, работающих в условиях агрессивных сред, высоких давлений и5температур,В связи с ростом глубин и усложнениемусловий бурения геологоразведочных скважинболыное значение приобрела проблема.смазокрезьбовых соединений и опор шарошечных доло 1топри работе в агрессивных средах, которые со.здаются за счет применения ингибированныхпромывочных растворов и наличия пластовыхминерализованных грунтовых вод.Известны смазки для уплотнения резьбовых15соединений на основе минерального масла,алюминиевого и литиевого мыл стеариновойкислоты, стеарата алюминия, силиконовой жидкости (смазки Р, Р 113, Р, Р) 1.Однако известные смазки не являются20достаточно эффективными, так как обладаютневысокой стойкостью в промывочных растворах, имеющих кислотно-щелочные свойства,неполностью предупреждают заедание резьб при свинчивания-развинчивании во время спуско-подъемных операций.Наиболее близкой к изобретению по соста. ву является уплотнительная смазка, состоящая из нефтяного битума, канифоли, бензола, скипидара, толуола, кигрола и графита 2.Эта смазка (УС - ИМР) удовлетворяет требованиям, предъявляемым к смазкам, работающим в условиях промывки скважин водой, водоэмульсионными растворами, когда смазывание резьб труб происходит при каждом свннчивании во время спуско-подъемных операций 31. Однако такая смазка не обеспечивает своих функций при промывке скважин шелочными и кислотными растворамн, обработанными реагентами-стабилизаторами, а также при обогащении промывочных растворов минерализованных грунтовыми водами.При проникновении названных промывочных растворов в резьбу смазка расслаивается, разрушается, вымывается. За счет снижения устойчивости смазки в агрессивных средах снижаются ее адгезионные свойства и термостойкость, что приводит к сильному износу резьб. Кромемазка вес.% 20 лъ 14 25 2 олуо Нигро 10 афит олиэтиленимин 1,5 2,25 3, 15 2 кись титана 1 До 100 До 100 Би Адгезия смазок к металлу в воде, кислыхи щелочных растворах определяется по следующей методике. Приготовляется промывочныйраствор, в него добавляют соляную кислоту 5 или едкий натр до 10%-ной концентрации. Наспециальном стенде вращатель (металлическийстержень) помещают в сосуд, который запол.няют промывочным раствором, На поверхностьвращателя наносят смазку составов 1, 2, 3. О Состояние смазок после отработки на стендес частотой вращения 2800 об/мин (что соответствует обороторесурсу долота в 250000 оборотов) в течение 90 мин представлены втабл. 2. (Все смазки составов 1 - 3 имеютодинаковые показатели) . 3того, небольшая вязкость смазки (вязкостьЬпри 20 С по вискозиметру В 3.5 40 - 60 сек)не дозволяет эффективно предохранять от износа резьбовые пары при перемещении в слу.чае изгиба бурильной колонны и не способствует снижению продольных и поперечных колебаний в резьбовых деталях. Смазка по своимсвойствам не может быть применима в опорахшарошечных долот, Наличие в составе смазкибензола обуславливает дожароопасность смазки. 1 оЦель изобретения - создание нетоксичнойсмазки для уплотнения резьбовых соединений,надежнй работы ее в агрессивных средах засчет повышения адгезионных свойств, термостойкости и устойчивости против расслоенияв кислых, щелочных и минерализованных сре.Поставленная цель достигается тем, чтосмазка на основе битума, канифоли, скипидара,толуола, нигрола и графита дополнительно содержит полиэтиленимин и двуокись титана приследуюцем содержании компонентов, вес.%:Канифоль 18-20Скипидар 14-15Толуол 22-25 25Нигрол 8 - 10Графит 2 - 3Пол иэтиленимин 1,5 - 3Двуокись титана 1 - 2Битум До 100, 30Введение полиэтиленимина в состав смазкиповьппает адгезионные свойства смазки к ме.таллу, способствует стабилизации к окислениюсмазки и устойчивости против расслоения,в кислых, щелочных и минерализованных сре- З 5дах, Полиэтиленимин обладает свойством удерживать в составе смазки двуокись титана ивместе с двуокисью титана повышает термостойкость смазки и ее вязкость,Смазку готовят следующим образом.Твердые компоненты (битум, канифоль)предварительно дробят, взвешивают и загружа.ют в горизонтальный цилиндрический смеси.тель, снабженный четырехлопастной мешалкойножевого тина,Растворители толуол, скипидар) подают всмеситель 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 полиэтиленимин и двуокисьтитана и перемешивают в течение часа, послечего смазка готова для расфасовки. 4Для удешевления смазки применяется экст. ракционная кедровая канифоль и обеспинен. ный 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 существенно влияют на адгезию, термостойкость и устойчивость к агрес. сивным 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. 1б 87111 Таблица 2 Испытания адгезионных свойств Наименованиесмазки Состояние смазки после опыта Техническаявода, рН 7 мывочный омывочный аствор с сое ржанием0% (1 чаОН) аствор с со.ержанием0% (НС),Н 1 1 б Смазка с вращателя сброшена через15 мин Смазка с вращателя сброшена через 10 мин Смазка с вращ теля сброшена через 10 мин Слой смазки стал тоньше Слои смазкистал тоньше Слой смаэк тал тоньше Отрывов и оголенных участков нет за времявращения 90 мин Отрывов и оголенных участков нет эавремя вращения 90 мин Отрывов и оголенных участков.нет за времявращения 90 мин аблиц пытание смазо Состояли Обороторе- ОтРаботаноурс, тыс.часоборотов тояни аименова мазки лосе испыта- нй азки пор УС - ИМР нос 2,5 мм азкаымыта 30 Предлагаемаясмазка Слой смазки равномерный мин Износа шарошек нет Опытные смаз- Слой смазкки 1,2,3 стал тоныч Кроме того, здгезия предложенной смазки 30приведенным соотношением компонентов определялась в ходе друтого испытания (для равнения испытана смазка УС-ИМР в аналоичных условиях). На стенде, состоящем иэ бурового станка и промывочного насоса, испы тывают известные шарошечные долота типа 93 Т разборной конструкции 31.Опоры таких долот имеют шариковые подшипники. Пригодность предлагаемых смазок для подшипников опор шарошечных долот 40 проверяют на буровом стенде путем обработки долот на гранитных блоках. При этом контролируют скорость вымывания смазки с опор долот по времени. 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 техническую воду с содержанием 5% кварцевого песка. Разработка долот и определение коли. чества вымытой смазки осуществляют через каждый 100000 оборотов долота. При достижении 450000 оборотов шарошки(150000 обо. 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. 3.687111 Продолжение табл. 3 Испытание смазок стал тоньше, равномерный Слой смазки равномерный 300 26 час Износ0,02 мм Появились 34 час 20 мин Износ05 мм 38 час 40 мин Износ0,7 мм 450 участки, их количество увеличилось Для сравнения испытана смазка уС Имр в аналогичных условиях. Результаты испыта.ний приведены в табл, 4.Табл.ица 4 Испытание смазок смазка не расслаива.ется в течение 16 час,в кислой среде - 1 час, .в щелочной - 2 час,В нейтральной, средесмазка не расслаива, лась в течение 6 мес,в кислой - 1 мес,в щелочной - 2 мес реда с РН 7рН 1рН 16 Смазк ава реда с рН рНи среде лаивалась Смазка В неитральнмазка не рассв течение 6лой - 1,5 м таваВ нейт Смазкаостава 3 в теченилой -ной -Для определения устойчивости предлагаемой смазки в нейтральной и агрессивных сре. дах были также проведень испытания.т оголенные участки Появились оголенныеральнои среде не расслаивалась е, 6 мес, в кис мес, в щелоч мес. 15 дн687111 1 О Составитель Е.ПономареваРедактор Н. Разумова Техред И.Асталош Корректор Т.Скворцова Заказ 5672/26 Тираж 609 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгороц, ул, Проектная, 4 Испытания показали, что предлагаемый состав смазки, испытываемый в течение 6 мес,значительно превосходит известный состав постойкости в нейтральной и в агрессивных сре.дахТаким образом, введение в состав смазкидобавок полиэтиленимина и двуокиси титанаувеличивает водостойкость смазки, износостойкость в абразивных средах, стойкость к агрессивным промывочным растворам в несколь.ко десятков раз, Предлагаемая смазка можетприменяться при геологоразведочном бурениив резьбовых соединениях и опорах шарошечиыхдолот, где требуется повышенная адгезия,водостойкость, стойкость к агрессивным сре.дам н абразивоизносостойкость,Предлагаемая смазка нетоксичная, не вызы.вает коррозии металлов и сплавов.Смазка обладает демфируянцей способиос.тью (д = 1,18-1,20 г/смф) и, как следствие,имеет меньший износ реэьб прн знакопеременных нагрузках, Смазка может применятьсядля смазывания опор шарошечных долот.Формула изобретенияУплотнительная смазка для реэьбовых соедн.пений на основе битума, канифоли, скипидара,10толуола, нигрола и графита, о т л и ч а ю .ш а я с я тем, что, с целью повышения адгезионных свойств, термостойкостн и устойчивости смазки в агрессивных средах она дополнительне содержит полиэтнленнмин и двуокись титана при следующем содержании компонентов, вес.%:Канифоль 18-20Скипидар 14-15Толуол 22 - 25Нигрол 8-10Графит 2-3Поли этиленимин 1,5 - 3Двуокись титана 1-215 До 100,Источники информации, принятые во внима.ние при экспертизе1. Синицын В. В. Подбор и применение20 нластичиых смазок. М Химия, 1974, с. 404 -407,2. Авторское свидетельство СССР Иф 237314,кл. С 10 М 7(12, 1968, прототип,3, Яров А, Н. и др, Буровые растворы с25 улучшенными смазочными свойствами, М.,Недра 1975 с 92