[go: up one dir, main page]

RU2803818C2 - Lubricant composition and its use as lubricant for pipe - Google Patents

Lubricant composition and its use as lubricant for pipe Download PDF

Info

Publication number
RU2803818C2
RU2803818C2 RU2020138608A RU2020138608A RU2803818C2 RU 2803818 C2 RU2803818 C2 RU 2803818C2 RU 2020138608 A RU2020138608 A RU 2020138608A RU 2020138608 A RU2020138608 A RU 2020138608A RU 2803818 C2 RU2803818 C2 RU 2803818C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lubricant
lubricant composition
composition
range
mass
Prior art date
Application number
RU2020138608A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020138608A (en
Inventor
Эдвард Александр УОРТИНГТОН
Штефан ДЭГЛИНГ
Алан Ричард УИТЛИ
Деннис ЭРНЕНС
Гербен ВЕСТРА
Ив Луи Шарли Арьен ШЁН
Генри Рихард ПАСАРИБУ
Original Assignee
Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. filed Critical Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
Publication of RU2020138608A publication Critical patent/RU2020138608A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2803818C2 publication Critical patent/RU2803818C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: lubricants.
SUBSTANCE: lubricant composition containing: (i) base oil in an amount in the range from 45 to 70% of the mass in relation to the total mass of the lubricant composition; (ii) in the range from 5 to 15% of the mass of a clay-based organophilic thickener relative to the total weight of the lubricating composition, wherein the said clay-based organophilic thickener is a bentonite-based thickener that is surface treated with quaternary ammonium compounds with aliphatic hydrocarbon chains ranging from C10 to C24; and (iii) a solid lubricant that does not contain any heavy metals, and the specified solid lubricant is present in an amount in the range from 5 to 30% of the mass. based on the total weight of the lubricating composition and selected from natural and synthetic graphite; while the lubricating composition also contains in the range from 4 to 20% of the mass of one or more inorganic compounds based on metals of the 2nd group in relation to the total mass of the lubricant composition. Also proposed is the use of a lubricating composition as a lubricant for pipes and a threaded connection of high pressure pipes containing a seal formed from the lubricating composition.
EFFECT: lubricant composition with sufficient extreme pressure and sealing characteristics for HPHT wells.
6 cl, 3 dwg, 10 ex

Description

Область техникиField of technology

Настоящее изобретение относится к смазочной композиции и применению смазочной композиции в качестве смазки для труб. Настоящее изобретение также относится к резьбовому соединению труб высокого давления, содержащему смазочную композицию.The present invention relates to a lubricating composition and the use of the lubricating composition as a pipe lubricant. The present invention also relates to a threaded connection of high pressure pipes containing a lubricant composition.

Уровень техникиState of the art

Смазка для труб - это термин, используемый для описания смазочной композиции (иногда используется термин «консистентный смазочный материал»), применяемой для обеспечения непроницаемости и герметичности под давлением соединения труб. Смазка для труб играет важную роль в системе соединения обсадных труб. На этапе сборки ее необходимо смазывать и защищать от чрезмерного износа в условиях окружающей среды. После установки в скважину необходимо защитить уплотняемые поверхности от небольших скользящих движений из-за нагрузки и разгрузки или теплового воздействия в рабочих условиях. Кроме того, смазка для труб способствует закупорке каналов в металлическом уплотнении, улучшая герметичность соединения обсадных труб. Помимо содействия герметизации стыков труб, смазка для труб также действует как смазка, помогая предотвратить заедание соединяемых частей трубы и облегчая разборку.Pipe lubricant is a term used to describe a lubricating composition (sometimes the term "grease" is used) used to make a pipe joint tight and pressure-tight. Pipe lubricant plays an important role in the casing connection system. During assembly, it must be lubricated and protected from excessive wear in the environment. Once installed in a well, the sealing surfaces must be protected from minor sliding movements due to loading and unloading or thermal effects under operating conditions. In addition, the pipe lubricant helps to plug the channels in the metal seal, improving the tightness of the casing joint. In addition to helping to seal pipe joints, pipe lubricant also acts as a lubricant, helping to prevent the pipe parts being joined from seizing and making disassembly easier.

По мере того, как традиционные источники нефти и газа истощаются, операторы все чаще обращают внимание на неразведанные или недостаточно разработанные области. Месторождения с давлением и температурой, которые считались более высокими, чем считалось типичным в прошлом, теперь часто становятся объектами разведки и разработки. Эти месторождения и связанные с ними скважины классифицируются как высоконапорные/высокотемпературные или HPHT.As traditional sources of oil and gas dwindle, operators are increasingly turning their attention to unexplored or underdeveloped areas. Fields with pressures and temperatures that were thought to be higher than what was considered typical in the past are now frequently targeted for exploration and development. These fields and their associated wells are classified as high-pressure/high-temperature or HPHT.

Согласно Глоссарию по разведке и добыче Общества инженеров-нефтяников, высокое давление/высокая температура (HPHT) - это когда не нарушенная температура на забое (на предполагаемой глубине коллектора или на общей глубине) превышает 300°F или 150°C и когда максимально ожидаемое поровое давление пористой формации, которую предстоит пробурить, превышает гидростатический градиент 0,8 фунтов на дюйм (18 кПа/м), или скважина, для которой требуется оборудование для регулирования давления, имеет номинальное рабочее давление, превышающее 10 000 фунтов на квадратный дюйм или 69 МПа.According to the Society of Petroleum Engineers' Exploration and Production Glossary, high pressure/high temperature (HPHT) is when the undisturbed bottomhole temperature (at the expected reservoir depth or total depth) exceeds 300°F or 150°C and when the maximum expected pore pressure the pressure of the porous formation to be drilled exceeds a hydrostatic gradient of 0.8 psi (18 kPa/m), or the well requiring pressure control equipment has a rated operating pressure greater than 10,000 psi or 69 MPa .

Такие условия требуют специальных знаний и технологий для безопасной эксплуатации месторождений. Известная смазка для труб, такая как модифицированная смазка для труб API HP, подходящая для использования в таких условиях, как правило, содержит серу и тяжелые металлы, такие как свинец, цинк и/или медь. Such conditions require special knowledge and technologies for the safe operation of fields. Known pipe lubricant, such as API HP Modified Pipe Lubricant, suitable for use in such conditions typically contains sulfur and heavy metals such as lead, zinc and/or copper.

Химические вещества, такие как те, которые используются в смазке для труб для использования в морской среде, классифицируются в соответствии с рядом факторов в зависимости от местных нормативных систем и требований. Композиции, содержащие такие факторы, затем будут классифицированы в соответствии с содержащимися в них химическими веществами. Например, Осло-Парижская конвенция (OSPAR) представляет собой это механизм, с помощью которого 15 правительств западных побережий и водосборных бассейнов Европы сотрудничают для защиты морской среды Северо-Восточной Атлантики. OSPAR считает использование и сброс опасных веществ в морской нефтегазовой отрасли основанием для серьезной озабоченности. Чтобы снизить общее воздействие морских химических веществ на морскую среду, OSPAR приняла согласованную систему обязательного контроля (HMCS) для использования и сокращения выбросов морских химических веществ. Эта система способствует переходу к использованию менее опасных или предпочтительно неопасных веществ в морских нефтегазовых операциях. Для достижения этих целей разные государства-члены OSPAR (главным образом, Великобритания, Нидерланды, Дания и Норвегия) применяют несколько разные схемы для классификации экологических опасностей и рисков, связанных с использованием и сбросом химических веществ на море. Chemicals, such as those used in marine pipe lubricants, are classified according to a number of factors depending on local regulatory systems and requirements. Compositions containing such factors will then be classified according to the chemicals they contain. For example, the Oslo-Paris Convention (OSPAR) is a mechanism through which 15 governments along Europe's west coasts and watersheds collaborate to protect the marine environment of the Northeast Atlantic. OSPAR considers the use and discharge of hazardous substances in the offshore oil and gas industry to be a matter of serious concern. To reduce the overall impact of marine chemicals on the marine environment, OSPAR has adopted a harmonized mandatory control system (HMCS) for the use and reduction of emissions of marine chemicals. This system promotes the transition to the use of less hazardous or preferably non-hazardous substances in offshore oil and gas operations. To achieve these goals, different OSPAR member states (mainly the UK, the Netherlands, Denmark and Norway) use slightly different schemes to classify the environmental hazards and risks associated with the use and discharge of chemicals at sea.

Согласно Классификатору морских химических реагентов Великобритании и Нидерландов (OCNS), устанавливаемой Центром научных исследований в области охраны окружающей среды, рыболовства и аквакультуры (CEFAS) в сотрудничестве с Государственным надзором за месторождениями Нидерландов, продукты, используемые на море, оцениваются одним из двух способов: According to the UK and Netherlands Classification of Marine Chemicals (OCNS), established by the Center for Environment, Fisheries and Aquaculture Science (CEFAS) in collaboration with the Dutch Mines Authority, products used at sea are assessed in one of two ways:

i) подход, основанный на оценке риска, с использованием Модели для управления химической опасностью и рисками CHARM (если применимо), которая сравнивает прогнозируемую концентрацию вещества в окружающей среде с его токсическим воздействием на организмы в окружающей среде, в результате чего получается результат по цветовой классификации (золотой, серебряный, белый, синий, оранжевый, пурпурный; в порядке от низкого экологического риска к высокому экологическому риску), или; i) a risk-based approach using the CHARM Chemical Hazard and Risk Management Model (if applicable), which compares the predicted concentration of a substance in the environment with its toxic effects on organisms in the environment, resulting in a color classification result (gold, silver, white, blue, orange, purple; in order from low environmental risk to high environmental risk), or;

ii) оценка свойств присущей экологической опасности и трансформации (потенциал токсичности, биоразложения и биоаккумуляции) вещества, в результате которой группируются буквенные категории от A до E (где A является наиболее опасным для окружающей среды, а E - наименее опасным для окружающей среды). ii) an assessment of the inherent environmental hazard and transformation properties (potential for toxicity, biodegradation and bioaccumulation) of a substance, resulting in grouping of letter categories from A to E (with A being the most environmentally hazardous and E being the least environmentally hazardous).

В Норвегии и Дании химические вещества классифицируют на основе присущих им свойств опасности для окружающей среды (потенциал биоразложения, токсичности и биоаккумуляции) с использованием цветовой системы классификации (зеленый, желтый, красный и черный; считается, что зеленые химические вещества представляют небольшой риск или не представляют никакого риска (PLONOR) для окружающей среды, а черные химические вещества считаются наиболее опасными для окружающей среды). In Norway and Denmark, chemicals are classified based on their inherent environmental hazard properties (potential for biodegradation, toxicity and bioaccumulation) using a color classification system (green, yellow, red and black; green chemicals are considered to pose little or no risk no risk (PLONOR) to the environment, and ferrous chemicals are considered the most dangerous to the environment).

Тяжелые металлы, такие как свинец, цинк и/или медь, относятся к наиболее опасной категории (черной или категории A), и поэтому использование таких смазок для труб должно быть сведено к минимуму и, предпочтительно, полностью исключено за счет химического замещения или технологий «без смазок». Кроме того, свинец включен в список химических веществ OSPAR, требующих первоочередных действий, и подлежит мониторингу для достижения прогресса в направлении прекращения его использования и возможного сброса в морскую среду.Heavy metals such as lead, zinc and/or copper are in the most hazardous category (ferrous or category A) and therefore the use of such pipe lubricants should be kept to a minimum and preferably eliminated entirely through chemical substitution or technology " without lubricants." In addition, lead is included on the OSPAR list of priority chemicals and is subject to monitoring to ensure progress is made towards eliminating its use and possible release into the marine environment.

В свете желания защитить как здоровье человека, так и окружающую среду, а также ужесточения нормативных требований в этой области, много усилий было сосредоточено на разработке смазок для труб, способных к долгосрочному эффективному использованию в условиях HPHT, которые имеют меньшее воздействие на здоровье и окружающую среду по сравнению с известными смазками.In light of the desire to protect both human health and the environment, as well as increasing regulatory requirements in this area, much effort has been focused on developing pipe lubricants capable of long-term effective use in HPHT conditions that have less impact on health and the environment compared to known lubricants.

Для применения при более низких температурах коммерчески доступны более экологически чистые альтернативы (известные как «желтая» смазка или «категории E-C по OCNS»). Тем не менее, смазки для труб категории E-C по OCNS обычно перестают работать при температурах выше 150°C. Компаунды имеют тенденцию к отказу из-за испарения или термического разложения базового масла и/или добавок. Как следствие, смазывающая способность теряется, а поверхность повреждается во время циклов нагрузки, что приводит к утечке. На сегодняшний день, несмотря на все усилия, направленные на решение этой проблемы, не было найдено альтернативных смазочных материалов для бурения скважин HPHT и супердуплексных материалов для более 5000 фунтов на квадратный дюйм. Такая проблема обсуждается в Inose K, Sugino M, Goto K. Influence of Grease on High-Pressure Gas Tightness by Metal-to-Metal Seals of Premium Threaded Connections, Tribol Online 2016;11:227–34; и Nowinka J, Dall’Acqua D, New Standard for Evaluating Casing Connections for Thermal-Well Applications. SPE Drill Complet 2011;26:419–31.For lower temperature applications, more environmentally friendly alternatives (known as "yellow" grease or "OCNS E-C" grease) are commercially available. However, OCNS Category E-C pipe lubricants generally fail at temperatures above 150°C. Compounds tend to fail due to evaporation or thermal decomposition of the base oil and/or additives. As a result, lubricity is lost and the surface becomes damaged during load cycles, resulting in leakage. To date, despite all efforts to address this issue, no alternative lubricants have been found for HPHT and super duplex drilling wells above 5,000 psi. Such a problem is discussed in Inose K, Sugino M, Goto K. Influence of Grease on High-Pressure Gas Tightness by Metal-to-Metal Seals of Premium Threaded Connections, Tribol Online 2016;11:227–34; and Nowinka J, Dall'Acqua D, New Standard for Evaluating Casing Connections for Thermal-Well Applications. SPE Drill Complet 2011;26:419–31.

Таким образом, существует глобальная потребность в улучшенных, более экологически чистых смазочных композициях, подходящих для использования в качестве смазки для труб с достаточными противозадирными и герметизирующими характеристиками для скважин HPHT. Такие составы должны не содержать тяжелых металлов и предпочтительно иметь низкое содержание серы.Thus, there is a global need for improved, more environmentally friendly lubricant compositions suitable for use as pipe lubricants with sufficient extreme pressure and sealing properties for HPHT wells. Such formulations should be free of heavy metals and preferably have a low sulfur content.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Соответственно, настоящее изобретение предусматривает смазочную композицию, содержащую: Accordingly, the present invention provides a lubricant composition comprising:

(i) базовое масло(i) base oil

(ii) органофильный загуститель на основе глины;(ii) an organophilic clay-based thickener;

и And

(iii) твердый смазочный материал, при этом указанный твердый смазочный материал не содержит никаких тяжелых металлов.(iii) a solid lubricant, wherein said solid lubricant does not contain any heavy metals.

Настоящее изобретение также предусматривает применение смазочной композиции, содержащей: базовое масло; органофильный загуститель на основе глины; и твердый смазочный материал, при этом указанный твердый смазочный материал не содержит никаких тяжелых металлов, в качестве смазки для труб.The present invention also provides for the use of a lubricating composition comprising: a base oil; clay-based organophilic thickener; and a solid lubricant, wherein said solid lubricant does not contain any heavy metals, as a pipe lubricant.

Настоящее изобретение также предусматривает резьбовое соединение труб высокого давления, содержащее два сопрягаемых резьбовых элемента, между которыми расположено уплотнение высокого давления, образованное из указанной смазочной композиции.The present invention also provides a threaded connection of high pressure pipes containing two mating threaded elements, between which is located a high pressure seal formed from the specified lubricant composition.

Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials

На фиг. 1-3 показаны результаты приведенных в настоящем документе Примеров.In fig. 1-3 show the results of the Examples provided herein.

Подробное описание изобретенияDetailed Description of the Invention

Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что смазочная композиция, содержащая: базовое масло; органофильный загуститель на основе глины; и твердый смазочный материал, который не содержит тяжелых металлов, эффективно действует как смазка для труб в условиях высокого давления и высокой температуры. Указанная смазочная композиция не содержит тяжелых металлов и может быть с низким содержанием серы или без нее, что в большой степени снижает потенциальное воздействие на окружающую среду от использования такой смазки для труб при бурении скважин HPHT. The inventors of the present invention have unexpectedly discovered that a lubricant composition containing: a base oil; clay-based organophilic thickener; and solid lubricant, which does not contain heavy metals, effectively acts as a pipe lubricant under high pressure and high temperature conditions. This lubricant composition does not contain heavy metals and can be low or no sulfur, which greatly reduces the potential environmental impact of using such a pipe lubricant in HPHT well drilling.

При использовании в настоящем документе термин «тяжелые металлы» относится к металлам, обычно присутствующим в модифицированной смазке для труб API HP, в частности, к свинцу, цинку и/или меди, более конкретно к свинцу и/или меди. Предпочтительно определение «тяжелые металлы» распространяется на металлы, которые попадают в периоды с 4 по 6 и группы с 9 по 12 Периодической системы элементов, а также на молибден, хром, марганец, железо, индий, таллий, олово, свинец, висмут и полоний. As used herein, the term “heavy metals” refers to metals typically present in API HP modified pipe lubricant, particularly lead, zinc and/or copper, more specifically lead and/or copper. Preferably, the definition of “heavy metals” includes metals that fall in periods 4 to 6 and groups 9 to 12 of the Periodic Table of the Elements, as well as molybdenum, chromium, manganese, iron, indium, thallium, tin, lead, bismuth and polonium .

В отношении состава базового масла, используемого в настоящем изобретении, нет никаких особых ограничений, и можно удобно применять различные традиционные минеральные масла и синтетические масла. Состав базового масла, используемого в настоящем изобретении, может включать смеси одного или нескольких минеральных масел и/или одного или нескольких синтетических масел. There are no particular restrictions on the composition of the base oil used in the present invention, and various conventional mineral oils and synthetic oils can be conveniently used. The base oil composition used in the present invention may include mixtures of one or more mineral oils and/or one or more synthetic oils.

Минеральные масла для применения в смазочной композиции по настоящему изобретению включают любое из базовых масел Группы I, Группы II и Группы III. Под базовым маслом «Группы I», базовым маслом «Группы II» и базовым маслом «Группы III» подразумеваются базовые масла для смазочных масел в соответствии с определениями категорий I, II и III Американского института нефти (API). Такие категории API определены в публикации API 1509, 15-е издание, приложение E, апрель 2002 г.Mineral oils for use in the lubricating composition of the present invention include any of Group I, Group II and Group III base oils. "Group I" base oil, "Group II" base oil and "Group III" base oil are defined as lube oil base oils as defined by the American Petroleum Institute (API) Category I, II and III. These API categories are defined in API Publication 1509, 15th Edition, Appendix E, April 2002.

Особенно подходящие минеральные масла для применения в настоящем изобретении включают жидкие нефтяные масла и обработанные растворителем или обработанные кислотой минеральные смазочные масла парафинового, нафтенового или смешанного парафинового/нафтенового типа, которые могут быть дополнительно очищены с помощью процессов гидроочистки и/или депарафинизации. Particularly suitable mineral oils for use in the present invention include liquid petroleum oils and solvent-treated or acid-treated mineral lubricating oils of the paraffinic, naphthenic or mixed paraffinic/naphthenic type, which can be further refined by hydrotreating and/or dewaxing processes.

Другие подходящие минеральные масла, которые можно удобно применять в качестве базового масла или его компонента в смазочной композиции по настоящему изобретению, включают базовые масла, полученные в процессе Фишера-Тропша, такие как описанные, например, в EP 0 776 959, EP 0 668 342, WO 97/21788, WO 00/15736, WO 00/14188, WO 00/14187, WO 00/14183, WO 00/14179, WO 00/08115, WO 99/41332, EP 1 029 029, WO 01/18156 и WO 01/57166. Такие базовые масла, полученные в процессе Фишера-Тропша, могут быть получены из любого источника, например, из газа в жидкости, из угля в жидкости, из биомассы в жидкости.Other suitable mineral oils which may conveniently be used as a base oil or a component thereof in the lubricating composition of the present invention include Fischer-Tropsch base oils such as those described, for example, in EP 0 776 959, EP 0 668 342 , Wo 97/21788, Wo 00/15736, Wo 00/14188, Wo 00/14187, Wo 00/14183, Wo 00/14179, Wo 00/08115, Wo 99/41332, EP 1 029 029, Wo 01/18156 and WO 01/57166. Such Fischer-Tropsch base oils can be obtained from any source, for example, gas in liquid, coal in liquid, biomass in liquid.

Синтетические масла, которые можно применять в смазочных композициях по настоящему изобретению, включают базовые масла Группы IV, в частности, углеводородные масла, такие как олигомеры олефинов (PAO), и базовые масла Группы V, такие как сложные эфиры двухосновных кислот, сложные эфиры полиолов, депарафинизированный парафиновый рафинат и полибутены. Можно удобно использовать синтетические углеводородные базовые масла от Shell Group под обозначением «XHVI» (торговая марка). Synthetic oils that can be used in the lubricating compositions of the present invention include Group IV base oils, particularly hydrocarbon oils such as olefin oligomers (PAO), and Group V base oils such as diesters, polyol esters, dewaxed paraffin raffinate and polybutenes. Synthetic hydrocarbon base oils from the Shell Group under the designation "XHVI" (trade mark) can be conveniently used.

В особенно предпочтительном варианте реализации изобретения базовое масло выбрано из масел, которые являются биоразлагаемыми в обогащенной водой среде, чтобы дополнительно улучшить благоприятные экологические характеристики альтернативных смазок для труб HPHT, не содержащих тяжелых металлов. «Биоразлагаемый» в контексте настоящего документа относится к веществу, в котором базовая смазка состава разлагается по меньшей мере на 60% за 28 дней в стандартном тесте OECD301B (или тесте OECD306). Примеры базовых масел, которые, как известно, поддаются биологическому разложению в обогащенной водой среде, включают сложные эфиры, такие как сложные эфиры и сложные эфиры полиолов.In a particularly preferred embodiment of the invention, the base oil is selected from oils that are biodegradable in a water-enriched environment to further enhance the favorable environmental characteristics of alternative HPHT pipe lubricants that do not contain heavy metals. “Biodegradable” in the context of this document refers to a substance in which the base lubricant of the formulation degrades by at least 60% in 28 days in the OECD301B standard test (or OECD306 test). Examples of base oils that are known to be biodegradable in a water-enriched environment include esters such as esters and polyol esters.

Если в смазочной композиции по настоящему изобретению применяется биоразлагаемое базовое масло, в частности, базовое масло на основе сложных эфиров, предпочтительно, чтобы оно применялось в сочетании с небольшим количеством дополнительного солюбилизирующего масла, предпочтительно минерального масла, поли-альфа-олефина (PAO) или гексадекана. Незначительное количество дополнительного солюбилизирующего масла предпочтительно составляет количество в диапазоне от 2 до 20% масс., более предпочтительно от 5 до 15% масс. в расчете на всю смазочную композицию. If a biodegradable base oil, in particular an ester base oil, is used in the lubricating composition of the present invention, it is preferred that it be used in combination with a small amount of additional solubilizing oil, preferably mineral oil, poly-alpha-olefin (PAO) or hexadecane . The minor amount of additional solubilizing oil is preferably in the range of 2 to 20% by weight, more preferably 5 to 15% by weight. based on the entire lubricant composition.

Это небольшое количество дополнительного солюбилизирующего масла в сочетании со сложноэфирным базовым маслом улучшает герметичность при применении смазочной композиции в качестве смазки для труб в резьбовом соединении труб высокого давления. This small amount of additional solubilizing oil in combination with the ester base oil improves sealing performance when the lubricant composition is used as a pipe lubricant in a high pressure pipe threaded joint.

Общее количество базового масла, включенного в смазочную композицию настоящего изобретения, предпочтительно находится в диапазоне от 30 до 95% масс., более предпочтительно в количестве в диапазоне от 45 до 90% масс., и наиболее предпочтительно в количестве в диапазоне от 45 до 70% масс. по отношению к общей массе смазочной композиции. Все указанные в настоящем документе процентные содержания выражены по отношению к общей массе смазочной композиции.The total amount of base oil included in the lubricant composition of the present invention is preferably in the range of 30 to 95 wt%, more preferably in the range of 45 to 90 wt%, and most preferably in the range of 45 to 70 wt%. wt. in relation to the total mass of the lubricant composition. All percentages stated herein are expressed relative to the total weight of the lubricant composition.

Вязкость базового масла предпочтительно находится в диапазоне от 22 до 1500 мм2с-1 (сСт) при 40°С. Более предпочтительно, она может находиться в диапазоне от 100 до 1000 мм2с-1 (сСт) при 40°С, и наиболее предпочтительно в диапазоне от 320 до 1000 мм2с-1 (сСт) при 40°С.The viscosity of the base oil is preferably in the range from 22 to 1500 mm 2 s -1 (cSt) at 40°C. More preferably, it may be in the range of 100 to 1000 mm 2 s -1 (cSt) at 40°C, and most preferably in the range of 320 to 1000 mm 2 s -1 (cSt) at 40°C.

Органофильный загуститель на основе глины подходящим образом выбирают из глин, модифицированных обработкой поверхностно-активными агентами. Указанные глины предпочтительно представляют собой монтмориллониты, и наиболее предпочтительно органофильный загуститель на основе глины представляет собой загуститель на основе бентонита.The clay-based organophilic thickener is suitably selected from clays modified by treatment with surfactants. Said clays are preferably montmorillonites, and most preferably the clay-based organophilic thickener is a bentonite-based thickener.

Загуститель предпочтительно имеет поверхностную обработку, поэтому он диспергируется в углеводородных или альтернативных базовых жидкостях. Эту обработку можно проводить четвертичными аммониевыми соединениями с алифатическими углеводородными цепями в диапазоне от C10 до C24, в частности, в диапазоне от C12 до C18.The thickener is preferably surface treated so that it is dispersed in hydrocarbon or alternative base fluids. This treatment can be carried out with quaternary ammonium compounds with aliphatic hydrocarbon chains in the range from C 10 to C 24 , in particular in the range from C 12 to C 18 .

Загуститель также пригодным образом является активированным во время производства смазочного материала. Воду, метанол, этанол, ацетон, пропиленкарбонат или смеси двух или более из них можно применять в качестве активаторов для разрушения адгезии между слоями частиц загустителя, позволяя затем разделяться под действием сдвига, увеличивая площадь поверхности загустителя и его загущающая способность.The thickener is also suitably activated during production of the lubricant. Water, methanol, ethanol, acetone, propylene carbonate, or mixtures of two or more of these can be used as activators to break the adhesion between layers of thickener particles, allowing them to then separate under shear, increasing the surface area of the thickener and its thickening ability.

Органофильный загуститель на основе глины предпочтительно присутствует в количестве по меньшей мере 5% масс., более предпочтительно по меньшей мере 7% масс. в расчете на общую массу смазочной композиции. Органофильный загуститель на основе глины предпочтительно присутствует в количестве не более 20% масс., более предпочтительно не более 15% масс. от общей массы смазочной композиции.The clay-based organophilic thickener is preferably present in an amount of at least 5% by weight, more preferably at least 7% by weight. based on the total mass of the lubricant composition. The clay-based organophilic thickener is preferably present in an amount of no more than 20% by weight, more preferably no more than 15% by weight. of the total mass of the lubricant composition.

Концентрация активатора может находиться в диапазоне от 0,1 до 5% масс. в расчете на общую массу смазочной композиции. В частности, можно использовать концентрацию активатора в диапазоне от 0,5 до 2% масс. The activator concentration can be in the range from 0.1 to 5 wt%. based on the total mass of the lubricant composition. In particular, it is possible to use an activator concentration in the range from 0.5 to 2% by weight.

Твердая смазка не содержит тяжелых металлов и предпочтительно выбрана из группы неорганических соединений, которые являются кристаллическими при комнатной температуре и имеют кристаллические структуры, которые допускают проскальзывание при сильном сдвиге. Предпочтительные твердые смазочные материалы, не содержащие никаких тяжелых металлов, включают графит, в частности, природный или синтетический графит. Предпочтительно твердый смазочный материал, не содержащий никаких тяжелых металлов, используемый в смазочной композиции, включает природный или синтетический графит. Наиболее предпочтительно, твердый смазочный материал, не содержащий никаких тяжелых металлов, представляет собой природный или синтетический графит.The solid lubricant does not contain heavy metals and is preferably selected from the group of inorganic compounds that are crystalline at room temperature and have crystalline structures that allow slip under high shear conditions. Preferred solid lubricants that do not contain any heavy metals include graphite, in particular natural or synthetic graphite. Preferably, the solid lubricant, free of any heavy metals, used in the lubricating composition includes natural or synthetic graphite. Most preferably, the solid lubricant, which does not contain any heavy metals, is natural or synthetic graphite.

Чтобы такие твердые смазочные материалы можно было использовать для этого применения, предпочтительно, чтобы они были тонко измельченными со средним размером частиц в диапазоне от 0,1 до 100 микрон.To enable such solid lubricants to be used for this application, they are preferably finely divided with an average particle size in the range of 0.1 to 100 microns.

Предпочтительно твердый смазочный материал присутствует в количестве в диапазоне от 5 до 30% масс. в расчете на общую массу смазочной композиции.Preferably, the solid lubricant is present in an amount ranging from 5 to 30% by weight. based on the total mass of the lubricant composition.

В предпочтительном варианте реализации смазочная композиция также содержит одно или несколько неорганических соединений на основе металлов 2 группы.In a preferred embodiment, the lubricant composition also contains one or more inorganic compounds based on Group 2 metals.

Для одного или нескольких неорганических соединений на основе металла группы 2 металл группы 2 предпочтительно выбран из кальция и магния. Наиболее предпочтительно металл группы 2 представляет собой кальций.For the one or more Group 2 metal-based inorganic compounds, the Group 2 metal is preferably selected from calcium and magnesium. Most preferably, the Group 2 metal is calcium.

Предпочтительно одно или несколько неорганических соединений на основе металлов группы 2 выбраны из группы, состоящей из одного или нескольких из карбоната кальция, сульфата кальция, гидроксида кальция, оксида кальция и фосфата кальция. Наиболее предпочтительно одно или несколько минеральных неорганических соединений на основе группы 2 представляют собой фосфат кальция.Preferably, the one or more inorganic Group 2 metal compounds is selected from the group consisting of one or more of calcium carbonate, calcium sulfate, calcium hydroxide, calcium oxide and calcium phosphate. Most preferably, the one or more Group 2 mineral inorganic compounds is calcium phosphate.

Предпочтительно одно или несколько неорганических соединений на основе металлов группы 2 представляют собой мелкодисперсный порошок со средним размером частиц в диапазоне от 0,1 до 100 микрон.Preferably, the one or more inorganic Group 2 metal compounds is a fine powder with an average particle size in the range of 0.1 to 100 microns.

Если они присутствуют, одно или несколько неорганических соединений на основе металлов группы 2 присутствуют в количестве в диапазоне от 4 до 20% масс. в расчете на общую массу смазочной композиции. If present, one or more inorganic Group 2 metal compounds are present in amounts ranging from 4 to 20% by weight. based on the total mass of the lubricant composition.

Необязательно, независимо от того, содержит ли смазочная композиция минеральное неорганическое соединение на основе группы 2, смазочная композиция может содержать порошкообразный антипирен на основе меламина.Optionally, regardless of whether the lubricant composition contains a Group 2 mineral inorganic compound, the lubricant composition may contain a melamine-based flame retardant powder.

Порошкообразный антипирен на основе меламина может быть основан только на меламине или в виде комплекса с кислотой. Подходящие кислоты включают циануровую кислоту, фосфорные кислоты с образованием, например, фосфата, пирофосфата или полифосфата меламина, и борную кислоту с образованием бората меламина. Также можно применять смесь комплексов меламин-кислота. Особенно предпочтительным порошкообразным антипиреном на основе меламина является цианурат меламина.Powdered melamine-based flame retardant can be based on melamine alone or in the form of a complex with an acid. Suitable acids include cyanuric acid, phosphoric acids to form, for example, melamine phosphate, pyrophosphate or polyphosphate, and boric acid to form melamine borate. A mixture of melamine-acid complexes can also be used. A particularly preferred melamine-based flame retardant powder is melamine cyanurate.

Цианурат меламина также известен как аддукт меламина и циануровой кислоты или комплекс меламин-циануровая кислота и представляет собой кристаллический комплекс, образованный из смеси меламина и циануровой кислоты в соотношении 1:1. Melamine cyanurate is also known as melamine-cyanuric acid adduct or melamine-cyanuric acid complex and is a crystalline complex formed from a 1:1 mixture of melamine and cyanuric acid.

Если он присутствует, порошкообразный антипирен на основе меламина подходящим образом присутствует в количестве от 4 до 15% масс. в расчете на общую массу смазочной композиции. If present, the melamine-based flame retardant powder is suitably present in an amount of 4 to 15 wt%. based on the total mass of the lubricant composition.

Также необязательно и, возможно, в дополнение к любому порошкообразному антипирену на основе меламина и/или неорганическому соединению на основе металла группы 2, смазочная композиция может содержать один или несколько полимеров, выбранных из тех, которые являются твердыми при комнатной температуре и давлении.Also optionally, and possibly in addition to any powdered melamine-based flame retardant and/or inorganic Group 2 metal compound, the lubricant composition may contain one or more polymers selected from those that are solid at room temperature and pressure.

Если они присутствуют, один или несколько полимеров, подходящих для применения в смазочной композиции, выбраны из тех, которые являются твердыми при комнатной температуре и давлении. Предпочтительные полимеры выбраны из группы, состоящей из полиалкенов (простых или сополимеров), полиамидов, полистирола, поликарбоната и полиоксиметилена. Более предпочтительно один или несколько полимеров выбраны из одного или нескольких полиамидов. If present, one or more polymers suitable for use in the lubricant composition are selected from those that are solid at room temperature and pressure. Preferred polymers are selected from the group consisting of polyalkenes (simple or copolymers), polyamides, polystyrene, polycarbonate and polyoxymethylene. More preferably, the one or more polymers are selected from one or more polyamides.

Полиамид представляет собой полимерный продукт реакции диамина и дикарбоновой кислоты. Предпочтительными полиамидами являются алифатические полиамиды. Более предпочтительно, длины углеродной цепи диамина и дикарбоновой кислоты, используемых для образования полиамида, могут быть выбраны из находящихся в диапазоне от C2 до C12. Общая конечная молекулярная масса полиамида предпочтительно находится в диапазоне от 20000 до 50000. Также возможны сополимеры, в которых используется более одного диамида или двухосновной кислоты.Polyamide is a polymer reaction product of a diamine and a dicarboxylic acid. Preferred polyamides are aliphatic polyamides. More preferably, the carbon chain lengths of the diamine and dicarboxylic acid used to form the polyamide may be selected from C 2 to C 12 . The total final molecular weight of the polyamide is preferably in the range from 20,000 to 50,000. Copolymers using more than one diamide or diacid are also possible.

Не желая связываться теорией, считают, что подходящие полимеры представляют собой полимеры, которые деформируются, но не плавятся при температурах и давлениях, присутствующих в скважинах HPHT.Without wishing to be bound by theory, it is believed that suitable polymers are polymers that deform but do not melt at the temperatures and pressures found in HPHT wells.

Если они присутствуют, полимеры, применяемые в смазочной композиции, предпочтительно являются тонкоизмельченными со средним размером частиц в диапазоне от 0,1 до 100 микрон. If present, the polymers used in the lubricant composition are preferably finely divided, with an average particle size ranging from 0.1 to 100 microns.

Если они присутствуют, один или несколько полимеров, подходящих для применения в смазочной композиции, пригодным образом присутствуют в количестве от 4 до 15% масс. в расчете на общую массу смазочной композиции.If present, one or more polymers suitable for use in the lubricant composition are suitably present in an amount of from 4 to 15% by weight. based on the total mass of the lubricant composition.

Настоящее изобретение далее описано ниже со ссылкой на следующие примеры, которые никоим образом не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения.The present invention is further described below with reference to the following examples, which are not intended to limit the scope of the present invention in any way.

ПримерыExamples

Испытали смазки для труб по следующим рецептурам. Все %, приведенные в Примерах, представляют собой % масс. в расчете на общую массу смазочной композиции.We tested lubricants for pipes using the following recipes. All % given in the Examples are % by weight. based on the total mass of the lubricant composition.

Пример 1 (сравнительный). Существующая черная смазка или смазка категории A OCNS (модифицированная API) Example 1 (comparative). Existing black grease or OCNS Category A grease (modified API)

Алюминиевое комплексное мылоAluminum complex soap 6%6% Парафиновое базовое масло ISO VG100 (SN500)Paraffinic base oil ISO VG100 (SN500) 31%31% Свинцовый порошокLead powder 30%thirty% Графитовый порошокGraphite powder 18%18% Цинковый порошокZinc powder 12%12% Медный порошокCopper powder 3%3%

Это существующая смазка для труб высокого давления/высокой температуры. Она классифицируется как категория A по OCNS и имеет предупреждение о замене в соответствии с UK OCNS (согласно Определительным ранжированным спискам зарегистрированных продуктов Центра науки об окружающей среде, рыболовстве и аквакультуре (CEFAS)) и классифицируется как «черная» для потенциальных применений в морской зоне Норвегии. This is an existing high pressure/high temperature pipe lubricant. It is classified as Category A by OCNS and has a replacement warning by UK OCNS (according to the Center for Environment, Fisheries and Aquaculture Science (CEFAS) Definitive Ranked Lists of Registered Products) and is classified as "black" for potential applications in the Norwegian marine area .

Пример 2А (сравнительный)Example 2A (comparative)

В примере 2A применяли смазку для HPHT труб Jet-Lube, коммерчески доступную желтую смазку для труб категории E OCNS. Согласно паспорту безопасности материалов и другой доступной информации, эта смазка содержит: Example 2A used Jet-Lube HPHT Pipe Lubricant, a commercially available yellow OCNS Category E pipe lubricant. According to the material safety data sheet and other available information, this lubricant contains:

Фторид кальцияCalcium fluoride 25 – 35%25 – 35% Сульфат кальцияCalcium sulfate 5 – 10%5 – 10% ГрафитGraphite 1 – 3%13% Карбонат кальцияCalcium carbonate 1 – 3%13% Базовое масло (синтетическое PAO/сложный эфир)Base oil (synthetic PAO/ester) остатокremainder

Пример 2B (сравнительный) Example 2B (comparative)

В примере 2B применяли смазку для труб Best-o-life 4010 NM, коммерчески доступную смазку для труб категории E по OCNS/желтая смазка для труб. Согласно паспорту безопасности материалов и другой доступной информации, эта смазка содержит:Example 2B used Best-o-life 4010 NM pipe lubricant, a commercially available OCNS Category E pipe lubricant/yellow pipe lubricant. According to the material safety data sheet and other available information, this lubricant contains:

Легкое нафтеновое базовое маслоLight naphthenic base oil 30 - 50%30 - 50% ГрафитGraphite 10 – 20%10 – 20% ТалькTalc 5 – 10%5 – 10% Карбонат кальцияCalcium carbonate 5 – 10%5 – 10% Ацетат кальцияCalcium acetate 5 – 10%5 – 10% Фторид кальцияCalcium fluoride 5 – 10%5 – 10% ДоломитDolomite 1 – 5%15% Диоксид титанаTitanium dioxide 1 – 5%15% Оксид кальцияCalcium oxide 1 – 5%15% КварцQuartz 0,1 – 1%0.1 – 1%

Пример 2С (сравнительный)Example 2C (comparative)

В Примере 2C применяли смазку для труб SOCO Enviro1, коммерчески доступную смазку для труб категории E по OCNS/желтая смазка для труб. Согласно паспорту безопасности материалов и другой доступной информации, эта смазка содержит:Example 2C used SOCO Enviro1 pipe lubricant, a commercially available OCNS Category E pipe lubricant/yellow pipe lubricant. According to the material safety data sheet and other available information, this lubricant contains:

Синтетический сложный эфирSynthetic ester

Минеральные наполнителиMineral fillers

Смазки, используемые в примерах 2A, 2B и 2C, являются существующими коммерческими смазками, которые были зарегистрированы и классифицированы как категория E по OCNS/желтая в соответствии с британской и норвежской схемами OSPAR, соответственно.The greases used in Examples 2A, 2B and 2C are existing commercial greases that have been registered and classified as OCNS Category E/Yellow under the UK and Norwegian OSPAR schemes, respectively.

Были составлены также следующие примеры (согласно изобретению) с составами, изложенными ниже. Графитовый порошок является примером твердого смазочного материала, не содержащего никаких тяжелых металлов. Полиамид 10 микрон является примером полимера, твердого при комнатной температуре. Порошок фосфата кальция является примером неорганического соединения на основе металла 2 группы. Обработанный бентонит представляет собой органофильный загуститель на основе глины.The following examples (according to the invention) with the compositions set out below were also compiled. Graphite powder is an example of a solid lubricant that does not contain any heavy metals. 10 micron polyamide is an example of a polymer that is solid at room temperature. Calcium phosphate powder is an example of an inorganic compound based on a Group 2 metal. Treated bentonite is an organophilic clay-based thickener.

Пример 3А (согласно изобретению)Example 3A (according to the invention)

Обработанный бентонитProcessed bentonite 10%10% Минеральное базовое масло ISO VG460Mineral base oil ISO VG460 60%60% Графитовый порошокGraphite powder 15%15% Порошкообразный цианурат меламинаPowdered Melamine Cyanurate 15%15%

Пример 3Б (согласно изобретению)Example 3B (according to the invention)

Обработанный бентонитProcessed bentonite 10%10% Минеральное базовое масло ISO VG460Mineral base oil ISO VG460 60%60% Порошок фосфата кальцияCalcium Phosphate Powder 10%10% Графитовый порошокGraphite powder 10%10% Порошкообразный цианурат меламинаPowdered Melamine Cyanurate 10%10%

Пример 3С (согласно изобретению)Example 3C (according to the invention)

Обработанный бентонитProcessed bentonite 10%10% Минеральное базовое масло ISO VG460Mineral base oil ISO VG460 60%60% Порошок фосфата кальцияCalcium Phosphate Powder 15%15% Графитовый порошокGraphite powder 15%15%

Пример 3D (согласно изобретению)Example 3D (according to the invention)

Обработанный бентонитProcessed bentonite 10%10% Минеральное базовое масло ISO VG460Mineral base oil ISO VG460 60%60% Порошок фосфата кальцияCalcium Phosphate Powder 10%10% Графитовый порошокGraphite powder 10%10% Полиамид 10 микронPolyamide 10 micron 10%10%

Пример 3E (согласно изобретению)Example 3E (according to the invention)

Обработанный бентонитProcessed bentonite 10%10% Минеральное базовое масло ISO VG460Mineral base oil ISO VG460 60%60% Порошок фосфата кальцияCalcium Phosphate Powder 10%10% Графитовый порошокGraphite powder 10%10% Полиамид 5 микронPolyamide 5 micron 10%10%

Пример 3F (согласно изобретению)Example 3F (according to the invention)

Обработанный бентонитProcessed bentonite 10%10% Базовое масло на основе сложных эфиров (например, Radialube 7257)Ester base oil (e.g. Radialube 7257) 50%50% ГрафитGraphite 15%15% Минеральное маслоMineral oil 15%15% Фосфат кальцияCalcium phosphate 10%10%

Смазки прошли ряд признанных в промышленности испытаний. Обоснование использованных испытаний заключается в том, что потеря смазывающей способности из-за испарения базового масла и отсутствие образования смазочной пленки приводит к повреждению поверхности и, как следствие, утечке уплотнений металл-металл.The lubricants have passed a number of industry recognized tests. The rationale for the tests used is that loss of lubricity due to base oil evaporation and failure to form a lubricating film results in surface damage and subsequent leakage of metal-to-metal seals.

А) Тенденцию к испарению испытывали термогравиметрическим анализом (TGA). Протокол предусматривает изменение температуры от температуры окружающей среды (25°C) до 250°C со скоростью повышения температуры 1°C/мин, с последующим периодом ожидания 30 минут при 250°C. По окончании времени ожидания выполняли еще одно изменение температуры от 250°C обратно до комнатной.A) The evaporation tendency was tested by thermogravimetric analysis (TGA). The protocol involves ramping the temperature from ambient temperature (25°C) to 250°C at a temperature increase rate of 1°C/min, followed by a waiting period of 30 minutes at 250°C. At the end of the waiting time, another temperature change was made from 250°C back to room temperature.

Результаты относительной потери массы TGA показаны на фиг. 1. Наблюдается широкий спектр потерь массы. Потеря массы происходит преимущественно из-за испарения базового масла. После этого с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) наблюдали фазовые переходы и/или окисление. В целом, все смазки категории E-C по OCNS (присвоенная классификация на основе предварительного анализа имеющихся данных по экологическим характеристикам) показывают раннее начало испарения из-за относительно легких используемых масел по сравнению с модифицированными API. Понятно, что Примеры согласно изобретению показывают самые низкие потери от испарения.The relative mass loss results of TGA are shown in FIG. 1. A wide range of mass losses is observed. Weight loss occurs primarily due to evaporation of the base oil. Phase transitions and/or oxidation were then observed using differential scanning calorimetry (DSC). In general, all OCNS E-C greases (a classification assigned based on preliminary analysis of available environmental performance data) show early onset of evaporation due to the relatively light oils used compared to modified APIs. It is clear that the Examples according to the invention show the lowest evaporation losses.

Испытание «штифт на диске» предназначено для исследования скольжения при свинчивании параллельно направлению обработки. Кроме того, относительно небольшая длина хода дает представление о поведении смазки во время микросдвига. Приложенные контактные напряжения эквивалентны напряжениям в уплотнении металл-металл соединения повышенного качества. Испытания проводили с использованием шара из стали (AISI52100) с R = 5 мм против диска из закаленной и отпущенной стали (AISI4130). Шар отполирован и имеет шероховатость поверхности Sa = 0,01 мкм и твердость поверхности 700 HV. Диск изготовлен методом полировки и имеет шероховатость поверхности Sa = 0,01 мкм и твердость поверхности 320 HV.The pin-on-disk test is designed to investigate the slip during make-up parallel to the cutting direction. In addition, the relatively short stroke length provides insight into the behavior of the lubricant during microshear. The applied contact stresses are equivalent to the stresses in a metal-to-metal seal of a superior quality joint. The tests were carried out using a steel ball (AISI52100) with R = 5 mm against a hardened and tempered steel disc (AISI4130). The ball is polished and has a surface roughness S a = 0.01 µm and a surface hardness of 700 HV. The disk is made by polishing and has a surface roughness S a = 0.01 μm and a surface hardness of 320 HV.

Испытания «штифт на диск» выполняли при максимальном напряжении контакта Герца 1 ГПа при приложении нормальной нагрузки 10 Н. Диаметр пятна контакта при этом напряжении составляет примерно 140 мкм. Заданная длина возвратно-поступательного скольжения составляет 500 мкм при частоте 0,5 Гц. При 1500 циклах эквивалентная длина скольжения составляет 1500 мм. Каждые 250 циклов цикличность останавливали, шар немного приподнимали над поверхностью, после чего температуру ступенчато повышали. После достижения нового заданного значения температуры испытание продолжали еще 250 циклов. Температурную последовательность повторяли для шагов 30-70-100-150-200-250°C. Перед каждым экспериментом смазку наносили однократно ватным тампоном на поверхность диска и штифта.Pin-to-disc tests were performed at a maximum Hertzian contact stress of 1 GPa with a normal load of 10 N applied. The contact patch diameter at this voltage is approximately 140 μm. The specified reciprocating sliding length is 500 μm at a frequency of 0.5 Hz. At 1500 cycles the equivalent sliding length is 1500 mm. Every 250 cycles, the cyclicity was stopped, the ball was slightly raised above the surface, after which the temperature was increased stepwise. After reaching the new set temperature, the test was continued for another 250 cycles. The temperature sequence was repeated for steps 30-70-100-150-200-250°C. Before each experiment, the lubricant was applied once with a cotton swab to the surface of the disk and pin.

Добавки по изобретению (3A, 3B, 3C, 3D, 3E и 3F) сравнивали со сравнительными примерами 1, 2A, 2B и 2C. Результаты испытаний на трибологическую стабильность при высоких температурах показаны на фиг. 2. На фиг. 2 столбцы показывают средний коэффициент трения (CoF), столбцы ошибок указывают на изменение CoF в 1 сигма (обозначенное как StDev) во время испытания, а точки указывают на максимальный наблюдаемый CoF (обозначенный как CoFmax). Низкий и стабильный CoF напрямую коррелирует с низким или нулевым повреждением поверхности и в целом хорошими характеристиками. Понятно, что смазки по изобретению демонстрируют более стабильные характеристики трения по сравнению со сравнительными смазками категории E по OCNS/желтыми (Примеры 2A, 2B и 2C). Смазки по изобретению также показывают более низкие и более стабильные CoF по сравнению со смазкой HPHT (Пример 1).The additives of the invention (3A, 3B, 3C, 3D, 3E and 3F) were compared with comparative examples 1, 2A, 2B and 2C. The results of tribological stability tests at high temperatures are shown in FIG. 2. In FIG. 2, the bars indicate the average coefficient of friction (CoF), the error bars indicate the 1-sigma change in CoF (denoted as StDev) during the test, and the dots indicate the maximum observed CoF (denoted as CoF max ). Low and stable CoF directly correlates with low or no surface damage and overall good performance. It is clear that the lubricants of the invention exhibit more consistent friction characteristics compared to the comparative OCNS Category E/yellow lubricants (Examples 2A, 2B and 2C). The greases of the invention also show lower and more stable CoF compared to the HPHT grease (Example 1).

Не желая связываться теорией, постулируется, что успех смазок по настоящему изобретению может быть обусловлен образованием прочной пленки. Пленка будет защищать поверхность уплотнения соединения металл-металл еще долго после того, как смазка потеряет базовое масло. Этого не происходит для других (сравнительных) смазок категории E по OCNS в сравнении, и это соответствует результатам из Примера 1. Without wishing to be bound by theory, it is postulated that the success of the lubricants of the present invention may be due to the formation of a durable film. The film will protect the metal-to-metal seal surface long after the lubricant has lost its base oil. This does not occur for the other (comparative) OCNS Category E greases in the comparison and is consistent with the results from Example 1.

Наконец, использовали испытание полосой для контактных напряжений и скоростей скольжения, эквивалентных таковым в уплотнении соединения металл-металл. Испытания полосой проводили с использованием стальной (P110) опоры против стальной (P110) полосы. Опора была выточена и имела шероховатость поверхности Sa = 1,6 мкм и твердость поверхности 320 HV. Полоса имела рельеф, нанесенный срезанием режущим элементом в направлении скольжения, и имела шероховатость поверхности Sa = 1,6 мкм и твердость поверхности 320 HV. Эти свойства поверхности являются обычными для соединений обсадных труб.Finally, a strip test was used for contact stresses and sliding velocities equivalent to those in a metal-to-metal seal. Strip tests were carried out using a steel (P110) support against a steel (P110) strip. The support was machined and had a surface roughness S a = 1.6 μm and a surface hardness of 320 HV. The strip had a relief caused by cutting with a cutting element in the sliding direction, and had a surface roughness S a = 1.6 μm and a surface hardness of 320 HV. These surface properties are common for casing joints.

Испытания проводили при максимальном контактном напряжении Герца 1,4 ГПа при приложении нормальной нагрузки 20 кН. В течение первых 5 ходов применяли линейное изменение нагрузки. Пятно контакта было эллиптическим и составляло примерно 5,7 мм × 1,1 мм. Скорость скольжения составляла 25 мм/с. Производили до 50 ходов при длине скольжения 31 мм.The tests were carried out at a maximum Hertzian contact stress of 1.4 GPa when a normal load of 20 kN was applied. During the first 5 strokes, a linear load change was applied. The contact patch was elliptical and approximately 5.7 mm × 1.1 mm. The sliding speed was 25 mm/s. Up to 50 strokes were made with a sliding length of 31 mm.

Результаты показаны на фиг. 3. На фиг. 3 сводная статистика охватывает 50 ходов. Столбцы показывают средний коэффициент трения (CoF), столбцы ошибок указывают на изменение CoF в 1 сигма (обозначенное как StDev) во время испытания, а точки указывают на максимальный наблюдаемый CoF (обозначенный как CoFmax). Истирание наблюдали как в Примере 1, так и в Примере 2С. Для Примера 3B истирания не наблюдалось. По сравнению с Примером 2C Пример 3B согласно изобретению продемонстрировал превосходные характеристики при взаимном трении обработанной поверхности об обработанную поверхность P110 в условиях свинчивания. Аналогичные характеристики демонстрируются по сравнению со Сравнительным Примером 1.The results are shown in Fig. 3. In FIG. 3 summary statistics cover 50 moves. The bars indicate the average coefficient of friction (CoF), the error bars indicate the 1-sigma change in CoF (denoted as StDev) during the test, and the dots indicate the maximum observed CoF (denoted as CoF max ). Abrasion was observed in both Example 1 and Example 2C. For Example 3B, no abrasion was observed. Compared to Example 2C, Example 3B of the invention exhibited superior machined surface to machined surface P110 friction performance under make-up conditions. Similar performance is demonstrated when compared to Comparative Example 1.

Примеры согласно изобретению демонстрируют отличные смазочные характеристики и хорошую термическую стабильность даже в условиях HPHT без присутствия тяжелых металлов, ранее требуемых для смазок для труб для этого применения. Полагают, не желая привязываться к теории, что даже когда базовое масло, присутствующее в рецептурах, испаряется, остальные компоненты образуют пленку с хорошими характеристиками скольжения.Examples of the invention demonstrate excellent lubrication characteristics and good thermal stability even under HPHT conditions without the presence of heavy metals previously required for pipe lubricants for this application. It is believed, without wishing to be bound by theory, that even when the base oil present in the formulations evaporates, the remaining components form a film with good sliding characteristics.

Claims (10)

1. Смазочная композиция, содержащая: 1. Lubricant composition containing: (i) базовое масло в количестве в диапазоне от 45 до 70% масс. по отношению к общей массе смазочной композиции;(i) base oil in an amount ranging from 45 to 70% by weight. in relation to the total mass of the lubricant composition; (ii) в диапазоне от 5 до 15% масс. органофильного загустителя на основе глины по отношению к общей массе смазочной композиции, причем указанный органофильный загуститель на основе глины представляет собой загуститель на основе бентонита, который имеет поверхностную обработку четвертичными аммониевыми соединениями с алифатическими углеводородными цепями в диапазоне от C10 до C24; и(ii) in the range from 5 to 15 wt%. of an organophilic clay-based thickener relative to the total weight of the lubricant composition, wherein said organophilic clay-based thickener is a bentonite-based thickener that is surface treated with quaternary ammonium compounds with aliphatic hydrocarbon chains ranging from C 10 to C 24 ; And (iii) твердый смазочный материал, при этом указанный твердый смазочный материал не содержит никаких тяжелых металлов, причем указанный твердый смазочный материал присутствует в количестве в диапазоне от 5 до 30% масс. в расчете на общую массу смазочной композиции и выбран из натурального и синтетического графита; (iii) a solid lubricant, wherein said solid lubricant does not contain any heavy metals, wherein said solid lubricant is present in an amount ranging from 5 to 30% by weight. based on the total mass of the lubricant composition and selected from natural and synthetic graphite; при этом смазочная композиция также содержит в диапазоне от 4 до 20% масс. одного или нескольких неорганических соединений на основе металлов 2 группы по отношению к общей массе смазочной композиции.Moreover, the lubricant composition also contains in the range from 4 to 20 wt.%. one or more inorganic compounds based on group 2 metals relative to the total mass of the lubricant composition. 2. Смазочная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что одно или несколько неорганических соединений на основе металлов 2 группы включает фосфат кальция.2. The lubricant composition according to claim 1, characterized in that one or more inorganic compounds based on group 2 metals includes calcium phosphate. 3. Смазочная композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что смазочная композиция также содержит порошкообразный антипирен на основе меламина.3. The lubricating composition according to claim 1 or 2, characterized in that the lubricating composition also contains a powdered melamine-based fire retardant. 4. Смазочная композиция по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что смазочная композиция также содержит один или несколько полимеров, выбранных из тех, которые являются твердыми при комнатной температуре и давлении.4. Lubricant composition according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the lubricant composition also contains one or more polymers selected from those that are solid at room temperature and pressure. 5. Применение смазочной композиции по любому из пп. 1-4 в качестве смазки для труб.5. Use of a lubricant composition according to any one of paragraphs. 1-4 as a pipe lubricant. 6. Резьбовое соединение труб высокого давления, содержащее два сопрягаемых резьбовых элемента, между которыми расположено уплотнение высокого давления, образованное из смазочной композиции по любому из пп. 1-4.6. A threaded connection of high-pressure pipes containing two mating threaded elements, between which there is a high-pressure seal formed from a lubricant composition according to any one of claims. 1-4.
RU2020138608A 2018-04-26 2019-04-24 Lubricant composition and its use as lubricant for pipe RU2803818C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18169503.2 2018-04-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2020138608A RU2020138608A (en) 2022-05-26
RU2803818C2 true RU2803818C2 (en) 2023-09-20

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110160105A1 (en) * 2008-07-07 2011-06-30 Keiji Tanaka Grease composition
CN102627997A (en) * 2012-03-21 2012-08-08 苏州惠丰润滑油有限公司 High-temperature extreme-pressure bentonite grease lubricant
CN103468353B (en) * 2012-06-06 2015-03-25 东莞太平洋博高润滑油有限公司 Bentonite grease composition and preparation method thereof
RU2606388C1 (en) * 2015-07-20 2017-01-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательское производственное предприятие"ВАЛЬМА" Thread lubricant

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110160105A1 (en) * 2008-07-07 2011-06-30 Keiji Tanaka Grease composition
CN102627997A (en) * 2012-03-21 2012-08-08 苏州惠丰润滑油有限公司 High-temperature extreme-pressure bentonite grease lubricant
CN103468353B (en) * 2012-06-06 2015-03-25 东莞太平洋博高润滑油有限公司 Bentonite grease composition and preparation method thereof
RU2606388C1 (en) * 2015-07-20 2017-01-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательское производственное предприятие"ВАЛЬМА" Thread lubricant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5295219B2 (en) Tubular threaded element with dry protective coating
CA2523887C (en) Use of calcium sulfonate based threaded compounds in drilling operations and other severe industrial applications
JP5145684B2 (en) Lubricating film forming composition suitable for threaded joints for steel pipes
JP7095124B2 (en) Environmentally friendly steel rope grease
JP6025994B2 (en) Lubricating film forming composition and steel pipe threaded joint
Wang et al. Tribological performance of poly (sodium 4‐styrenesulphonate) as additive in water–glycol hydraulic fluid
CN107987927B (en) Steel wire rope oil composition
CN112940832A (en) Coal-based anti-wear hydraulic oil and preparation method thereof
CN108473909B (en) Grease composition
GB2460317A (en) Controlled release of additives in gas turbine lubricant compositions
RU2803818C2 (en) Lubricant composition and its use as lubricant for pipe
AU2019258487B2 (en) Lubricant composition and use of the same as a pipe dope
JP2018504504A (en) Grease composition
BR112013010721B1 (en) percussion equipment lubricant
Khemchandani Non‐varnishing and tribological characteristics of polyalkylene glycol‐based synthetic turbine fluid
US20050020455A1 (en) Film forming and mechanical lubricant combination
CN108219903A (en) A kind of oil-resistant sealing grease and preparation method thereof
Clark et al. New generation of ashless top tier hydraulic fluids
WO1996034076A1 (en) Water-based hydraulic fluid composition
Vargo et al. Additives for Biodegradable Lubricants
Vargo et al. 18 Additives for Biodegradable
Rogoś Lubricating and physicochemical properties of vegetable oil bases for hydraulic fluids
Kasar et al. Additives for lubricants
Pal et al. Environmentally adapted lubricants, part II. Hydraulic fluids
KR100844466B1 (en) Hydraulic Fluid Composition