ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Профилактическая антикоррозионная смазка для нагнетательных скважин из "Новые химические реагенты и составы технологических жидкостей для добычи нефти" Основными эксплуатационными свойствами профилактической антикоррозионной смазки являются высокая смазывающая способность, антиокислительная и антикоррозионная устойчивость, низкая испаряемость, высокие показатели по вязкостно-температурной характеристике, пониженная температура застывания. [c.42] С учетом перечисленных выше требований рецептура ПАС нами подбиралась на основе продуктов и веществ нефтяного происхождения. [c.42] При использовании в качестве надпакерных жидкостей в нагнетательных скважинах растворов на водной основе поверхность металла труб должна быть надежна защищена от контакта с водной фазой. Такая защита может быть обеспечена за счет гидрофо-бизации этой поверхности. При этом на поверхности металла искусственно создают адсорбированный слой поверхностно-активного вещества (гидрофобизатора), с которым капли воды образуют тупые краевые углы смачивания. Как известно, пленка жидкости, образующаяся на смачиваемой поверхности, состоит из двух слоев так называемого пограничного, в котором жидкость находится в квазитвердом состоянии и отличается от исходной своими физикохимическими и реологическими свойствами, и основного. Причем для каждой жидкости абсолютные значения толщины этих слоев и их соотношение изменяются в зависимости от интенсивности действия адгезионных сил на поверхности, а также от химической и физической структуры молекул самой жидкости [58]. [c.42] Профилактическая антикоррозионная смазка должна прочно удерживаться на металлической поверхности труб в виде тонкой полимолекулярной пленки, препятствуя контакту поверхности металла с водной фазой. Прочность адсорбированной пленки ПАС зависит от ее химического состава и присутствия в ней соединений, содержащих активные группы (карбоксильную, гидроксильную, карбонильную, сульфогруппу и др.), обладающие сродством с молекулами металла [58,59]. [c.43] Известно, что сильная гидрофобизация наступает только при условии хемосорбционной связи полярных групп поверхностноактивных веществ (ПАВ) с атомами твердой поверхности [60]. Молекулы ПАВ ориентируются полярными группами в сторону поверхности, а углеводородными цепями - в водную фазу, тем самым вызывая гидрофобизацию поверхности. [c.43] Способностью адсорбироваться и удерживаться на металлической поверхности обладают и неполярные углеводороды, поляризация которых возникает под действием силового поля металлической поверхности. Обладая индуцированным дипольным моментом, их молекулы ведут себя подобно молекулам, имеющим постоянный дипольный момент. Степень поляризации, а следовательно, прочность адсорбированного слоя повышается в ряду парафиновые - нафтеновые - ароматические углеводороды [ 59 ]. [c.43] Важно отметить, что прочность образующейся на металлической поверхности адсорбированной пленки зависит в основном не от количества ПАВ, а от их качества [59]. Из углеводородов наибольшей адгезией к металлу обладают нефтяные фракции, содержащие в своем составе ароматические углеводороды, смолистые вещества, хлор-, азот- и серосодержащие соединения [61]. Например, для повышения прочности масляной пленки к смазочным маслам добавляют специальные присадки (высокоароматизированные продукты), содержащие хлор, серу, которые образуют прочную пленку в виде хлорида и сульфида металла [62]. [c.43] Наиболее устойчивыми к окислению оказываются ароматические углеводороды [63]. На склонность этих углеводородов к окислению значительное влияние оказывает структура их молекул. С увеличением среднего числа циклов в молекуле и одновременном уменьшением количества атомов углерода в боковых цепях окисляемость ароматических углеводородов падает. Обладая высокой стабильностью, ароматические углеводороды (особенно би- и трициклические с короткими боковыми цепями), находясь в смеси с парафиновыми и нафтеновыми углеводородами, проявляют [ю отношению к ним защитные свойства. Это объясняется тем, что продукты окисления ароматических углеводородов (вещества фенольного типа) являются отрицательными катализаторами окисления (антиокислителями), задерживающими развитие окислительных процессов. [c.44] Таким образом, ароматические углеводороды, входящие в состав нефтяных фракций, повышают стабильность всех углеводородов. В нефт5шых фракциях могут содержаться и естественные антиокислители [64]. Это, главным образом, вещества фенольного типа и некоторые смолистые соединения. Сернистые соединения, и в первую очередь сульфиды, являются естественными ингибиторами окисления. [c.44] Парафиновые и нафтеновые углеводороды легко окисляются с образованием кислых соединений (жирных кислот, оксикислот), в процессе окисления их концентрация быстро возрастает. Ароматические углеводороды окисляются по схеме ароматические углеводороды - перекиси - фенолы - смолы - асфальтены - карбены карбоиды. Кислые соединения в этом случае образуются в незначительном количестве только за счет боковых цепей. [c.45] Повышение вязкости нефтепродуктов с понижением температуры является общей закономерностью. Однако степень изменения вязкости с изменением температуры не является одинаковой и зависит от химического состава нефтепродукта. ПАС нефтяного происхождения, как и все смазочные масла, должны обладать хорошими вязкостно-температурными свойствами, т.е. мало изменять вязкость с изменением температуры. Известно, что наилучшими вязкостно-температурными свойствами обладают парафиновые углеводороды. Вязкостно-температурные свойства нафтеновых и ароматических углеводородов в значительной степени зависят от структуры их молекул. С уменьшением числа колец в молекуле и увеличением длины боковых цепей вязкостно-температурные свойства циклических углеводородов улучшаются [ 65 ]. [c.45] Температура застывания является одним из важнейших показателей ПАС. Для упрощения процесса нанесения на металлическую поверхность труб непосредственно в скважине и исключения предварительного подогрева ПАС должна обладать подвижностью при низких температурах. [c.45] Таким образом, профилактическая антикоррозионная смазка нефтяного происхождения должна содержать значительное количество ароматических углеводородов, чтобы обеспечить хорошую смазывающую способность, стабильность, низкую коррозионную агрессивность. Определенная часть ароматических углеводородов должна быть с длинными боковыми цепями, чтобы обеспечить хорошие вязкостно-температурные свойства. Наконец, ПАС должна обладать хорошими низкотемпературными свойствами. [c.46] Всем вышеперечисленным требованиям, как показали результаты наших исследований, в полной мере отвечает состав МК-1. [c.46] Были проведены специальные исследования адгезионных и антикоррозионных свойств состава МК-1. [c.46] Как известно, смазывающим действием обладают лишь такие жидкости, которые смачивают данную поверхность металла. Смачивание находится в тесной связи с поверхностным натяжением на границе раздела фаз [ 66 ]. Лучшими смазываюищми свойствами обладают жидкости (масла) с наименьшим поверхностным натяжением, и наоборот, жидкости, хотя и более вязкие, но обладающие большим поверхностным натяжением, мало или вовсе непригодны в качестве смазочного материала. Следовательно, определяя поверхностное натяжение данной жидкости на границе с определенной металлической поверхностью, можно составить представление о степени пригодности этой жидкости в качестве смазочного материала для данной поверхности. С оценкой поверхностного натяжения тесно связано определение и таких физических характеристик, как адгезия и краевой угол смачивания. Адгезия, характеризуя степень смачиваемости металлической поверхности данной жидкостью, часто выражается работой, которую надо затратить, чтобы разделить две фазы (жидкую и твердую), имеющие поверхность соприкосновения площадью 1 м Чем больше работа адгезии и меньше поверхностное натяжение жидкости, тем лучше жидкость смачивает поверхность металла. Жидкости, имеющие наименьшие краевые углы смачивания, лучше смачивают данную поверхность металла. [c.46] Наличие в составе МК-1 значительных количеств ароматических углеводородов дает основание полагать, что он должен обладать хорошей смазывающей способностью для создания на металлической поверхности прочной пленки, защищающей металл от коррозии. [c.47] Кроме того, определялась температура застывания состава МК-1 по ГОСТу 20287-74. Результаты этих измерений и расчетов представлены в табл.5.1. С целью проведения сравнительного ана.ти-за и возможного выбора новой рецептуры антикоррозионных смазок в этой же таблице приведены данные [70] об адгезионных свойствах различных, перспективных на наш взгляд, нефтяных фракций. [c.47] Результаты проведенных измерений показали, что все исследованные фракции, в том числе и состав МК-1, имеют низкое поверхностное натяжение и хорошо смачивают металлическую поверхность. [c.47] Из полученных результатов видно, что антикоррозионные свойства нефтяных фракций усиливаются по мере увеличения содержания в них ароматических углеводородов (наиболее ароматизированными из исследованных фракций являются состав МК-1 и керосин замедленного коксования). При этом фракции вторичных процессов переработки нефти обладают лучшими антикоррозионными свойствами по сравнению с прямогонными фракциями. [c.49] Вернуться к основной статье