Analiza możliwości poprawy właściwości smarnych płuczek stosowanych w warunkach przemysłowych

Abstract

Tarcie bardzo często jest zjawiskiem niekorzystnym, ponieważ powoduje znaczne straty energii na pokonanie oporów tarcia oraz niszczenie współpracujących powierzchni. W procesie wiercenia otworów wiertniczych tarcie występuje głównie na styku przewodu wiertniczego ze ścianą otworu oraz świdra i zwiercanej skały. Na skutek tego występują takie niekorzystne zjawiska, jak wzrost momentu obrotowego czy szybkie zużywanie narzędzi wiertniczych. Stąd też jednym z głównych zadań płuczki wiertniczej jest smarowanie elementów świdra, jak i przewodu wiertniczego. Płuczki olejowe oraz płuczki polimerowe, zawierające polimer w postaci emulsji olejowej odznaczają się z reguły wystarczającą smarnością. Płuczki wodnodyspersyjne wykazują się niższą smarnością. W ich przypadku konieczne jest zatem stosowanie odpowiednich środków smarnych. W artykule przedstawiono analizę możliwości poprawy właściwości smarnych stosowanych obecnie w przemyśle naftowym inhibitowanych płuczek wiertniczych, poprzez dodatek różnych rodzajów środków smarnych. W toku realizacji pracy przebadano cztery środki smarne: SL, EL, B oraz połączenie nanokrzemionki hydrofilowej i mikrokrzemionki. Środki te dodawane były w koncentracji 0,5% oraz 1,0% do trzech rodzajów płuczek wiertniczych: polimerowo-potasowej, glikolowo-potasowej oraz potrójnie inhibitowanej. Badania skuteczności działania prowadzone były w oparciu o pomiar współczynnika tarcia przy użyciu aparatu Grace 2200 HPHT. Współczynnik tarcia określany był na kontakcie stal-stal, stal-anhydryt, stal-piaskowiec oraz stal-dolomit. Ponadto określony został wpływ badanych środków na podstawowe parametry oraz właściwości inhibitacyjne płuczek wiertniczych. Otrzymane wyniki wykazały, że spośród badanych środków najwyższą efektywnością charakteryzowały się SL oraz EL, przy czym środek SL działał lepiej w środowisku płuczki polimerowo-potasowej. Środek EL był natomiast skuteczniejszy w otoczeniu płuczki glikolowo-potasowej i potrójnie inhibitowanej. Najmniej efektywnym działaniem charakteryzowało się połączenie nanokrzemionki hydrofilowej i mikrokrzemionki. Słowa kluczowe: płuczka wiertnicza, smarność, lubrykant, współczynnik tarcia. ABSTRACT: Friction is often an unfavorable phenomenon because it causes significant energy losses to overcome frictional resistance and damage to surfaces working together. In the course of drilling boreholes, friction occurs mainly at the contact of the drill string with the borehole wall and the drill bit with the drilled rock. As a result, there are such unfavorable phenomena as increase in torque or rapid wear of drilling tools. Therefore, one of the main tasks of the drilling mud is lubrication of the drill bit and drill string elements. Oil-based drilling muds and muds containing polymer in the form of an oil emulsion are usually characterized by sufficient lubricity. Water-based drilling muds have a lower lubricity, so it is necessary to use appropriate lubricants in their case. The article presents attempts to improve lubricity properties of inhibited drilling muds that are c...