一種抗高溫潤(rùn)滑劑及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】一種抗高溫潤(rùn)滑劑，包括20-60質(zhì)量份的植物油、30-70質(zhì)量份的磺化瀝青以及0-30質(zhì)量份的磺化植物油。本發(fā)明的鉆井液用抗高溫潤(rùn)滑劑是一種抗溫能力強(qiáng)、性能高效的潤(rùn)滑劑，其在應(yīng)用于水基鉆井液時(shí)，能顯著降低鉆具磨阻、扭矩，并改善鉆井液的潤(rùn)滑性。
【專利說(shuō)明】一種抗高溫潤(rùn)滑劑及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種潤(rùn)滑劑及其應(yīng)用，更具體地說(shuō)，涉及一種抗高溫潤(rùn)滑劑及其應(yīng)用?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]鉆井液是指油氣鉆井過(guò)程中以其多功能滿足鉆井工作需要的各種循環(huán)流體的總稱，俗稱“泥漿”。鉆井液的基本功能有:(I)攜帶和懸浮鉆屑；(2)穩(wěn)定井壁和平衡地層壓力；(3)冷卻和潤(rùn)滑鉆頭鉆具；(4)傳遞水動(dòng)力。
[0003]根據(jù)配制鉆井液所用的基液，鉆井液可分為水基鉆井液和油基鉆井液。
[0004]鉆井液的潤(rùn)滑性能對(duì)鉆井工作影響很大。特別是在鉆深井、定向井、水平井和叢式井中，鉆柱的旋轉(zhuǎn)阻力和提拉阻力會(huì)大幅度提高。由于影響鉆井扭矩和阻力以及鉆具磨損的主要可調(diào)節(jié)因素是鉆井液的潤(rùn)滑性能。因此鉆井液的潤(rùn)滑性能對(duì)減少卡鉆等井下復(fù)雜情況，保證安全、快速鉆井起著至關(guān)重要的作用。
[0005]鉆井液用潤(rùn)滑劑的選擇應(yīng)滿足以下基本要求:⑴潤(rùn)滑劑必須能潤(rùn)滑金屬表面，并在其表面形成邊界膜和次生結(jié)構(gòu)；(2)應(yīng)與 基漿有良好的相容性，對(duì)鉆井液的流變性和濾失性不產(chǎn)生不良影響；(3)不降低巖石破碎的效率；(4)具有良好的熱穩(wěn)定性和耐寒穩(wěn)定性；(5)不腐蝕金屬，不損壞密封材料；(6)不污染環(huán)境，易于生物降解，價(jià)格合理，且來(lái)源充足。鉆井液潤(rùn)滑劑除了主要提高鉆具的壽命及其工作指標(biāo)外，還應(yīng)不影響對(duì)地層資料的分析和評(píng)價(jià)，即潤(rùn)滑劑應(yīng)具有低熒光或無(wú)熒光的性質(zhì)。
[0006]目前市場(chǎng)上使用的鉆井液用液體類潤(rùn)滑劑可分為油基潤(rùn)滑劑和水基潤(rùn)滑劑。油基潤(rùn)滑劑是以潤(rùn)滑性能較好的各種基礎(chǔ)油為原料復(fù)配各種協(xié)同增效劑制成，其使用的基礎(chǔ)油有礦物油、植物油及其脂類等。水基潤(rùn)滑劑以水溶液為基液，復(fù)配各種協(xié)同增效劑制成。大量文獻(xiàn)報(bào)道了鉆井液用潤(rùn)滑劑制備方法。
[0007]中國(guó)專利200510043869.5公開(kāi)了一種鉆井液用顆粒穩(wěn)定乳液體系，外觀為乳白色乳狀液，平均粒徑在5 μ m~40 μ m，以100重量份計(jì)，組分為礦物油或固體石蠟10~40份，陰離子型表面活性劑0.5~1.0份，活性納米固體顆粒0.5~5份，余量為水。還公開(kāi)了顆粒穩(wěn)定乳液體系的制備方法，即將活性納米固體顆粒先分散于水中，攪拌，然后靜置，備用；將礦物油或固體石蠟加入反應(yīng)器，把上述制各好的活性納米固體顆粒懸浮液加入反應(yīng)器中，攪拌，同時(shí)將陰離子表面活性劑逐步加入到反應(yīng)器中；攪拌轉(zhuǎn)速逐漸提高到4000~5000rpm，溫度升高到40°C~60°C，攪拌時(shí)間為30~60min ;即得顆粒穩(wěn)定乳液體系。
[0008]中國(guó)專利200510069192.2公開(kāi)了一種鉆井液用固體潤(rùn)滑劑，該固體潤(rùn)滑劑是由下述重量％的原料制成:鈉基膨潤(rùn)土 60%~80%、陽(yáng)離子表面活性劑10%~20%、陰離子表面活性劑10%~20%和少量消泡劑。在膨潤(rùn)土鉆井液中加入0.5%該產(chǎn)品，同時(shí)加入5%的柴油，鉆井液摩阻系數(shù)可從原來(lái)的0.36降低到0.062，而且加入后，鉆井液流變性沒(méi)有大的變化。該產(chǎn)品所用原材料成本較低，制備方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)施，其潤(rùn)滑性、流變性、抗高溫性均優(yōu)于現(xiàn)有類似鉆井液用固體潤(rùn)滑劑。
[0009]中國(guó)專利200510106571.4公開(kāi)了一種鉆井液用低熒光潤(rùn)滑劑及其生產(chǎn)方法。將航空煤油50~90份、工業(yè)白油15~75份加入反應(yīng)釜，用水套爐加熱升溫至70~90°C并攪拌30~60分鐘，加入硫磺粉0.5~2.5份，攪拌并繼續(xù)加溫至90~100°C，再加入油酸
3.5~8.5份，攪拌30~60分鐘，溫度降至70~80°C，加入3.5~8.5份聚氧乙烯醚和0.5~2.5份SP-80，攪拌30-60分鐘即制得該發(fā)明的鉆井液用低熒光潤(rùn)滑劑。
[0010]何遠(yuǎn)信等以天然植物油為原料，經(jīng)中高溫(130~180°C)化學(xué)改性，提高其抗溫抗鹽能力后，再在中低溫(70~90°C)條件下進(jìn)行乳化，制備了環(huán)保潤(rùn)滑劑。(何遠(yuǎn)信，陶士先.環(huán)保型高效潤(rùn)滑劑(GLub)的研制與應(yīng)用[J]，探礦工程(巖石鉆掘工程)，2006，4:48，49)。
[0011]中國(guó)專利200710158398.1公開(kāi)了一種用動(dòng)植物油脂制備鉆井液用抗高溫潤(rùn)滑劑方法。是用重量份為50~70份的廢棄油脂與3~10份的乙醇胺、5~20份二乙二醇進(jìn)行脂化反應(yīng)；然后采用I~3份硫磺進(jìn)行硫化反應(yīng)；向反應(yīng)產(chǎn)物再加入2~5份的油溶性樹(shù)脂和10~30份的石墨粉，混合、攪拌均勻，即制得鉆井液用抗高溫潤(rùn)滑劑。
`[0012]中國(guó)專利200810055861.4公開(kāi)了一種鉆井液用的水基潤(rùn)滑劑及其制備方法，潤(rùn)滑劑的配方為:水100~300份，乳化劑10~30份，蓖麻油50~300份，白油50~400份，油酸皂50~600份，消泡劑50~200份。
[0013]中國(guó)專利01102104.7公開(kāi)了一種鉆井液用潤(rùn)滑劑，其特征是所述潤(rùn)滑劑的成份是高分子潤(rùn)滑材料5%~10%、表面活性劑0.1%~0.5%，加入水至100% ;所述高分子潤(rùn)滑材料包括聚氧乙烯壬基苯酚醚、聚氧乙烯壬基苯二酚醚、聚氧乙烯癸基苯酚醚、聚氧乙烯癸基苯二酚醚、聚氧丙烯癸基苯酚醚、聚氧丙烯壬基苯酚醚；所述活性劑選自NP-10、0P-10、NP-6或吐溫80。
[0014]中國(guó)專利01106275.4公開(kāi)了一種用于石油鉆井工程的水溶性鉆井液潤(rùn)滑劑及其制備方法。此種鉆井液潤(rùn)滑劑采用輕質(zhì)潤(rùn)滑油、白油或O號(hào)柴油作為原料，加入一定比例的分散劑、滲透劑、乳化劑、消泡劑加熱、攪拌后加水復(fù)配而成。
[0015]中國(guó)專利201110191877.X公開(kāi)了一種抗高溫鉆井液潤(rùn)滑劑。其組成為:合成油38%~40%,主乳化劑3.6%~3.7%，輔乳化劑1.9%~2.0%，抗磨劑0.8%~1.0%，溫度穩(wěn)定劑0.8%~1.0%，納米材料0.5%~0.6%。所述的合成油為不含苯環(huán)的人工合成的10號(hào)白油或5號(hào)白油；所述的主乳化劑為吐溫80或吐溫60 ;所述的輔乳化劑為司盤(pán)80或司盤(pán)60 ；所述的抗磨劑為含有抗磨元素s的苯乙烯基硫脈或含P的十二烷基磷酸酷鈉鹽；所述的溫度穩(wěn)定劑為丙烯酰胺(AM)，2 —丙烯酰胺基一2—甲基丙磺酸(AMPS)、苯乙烯基硫脲等單體聚合而成；所述的納米材料為超細(xì)聚四氟乙烯高分子材料。
[0016]上述公開(kāi)的水基潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑效果一般達(dá)不到油基潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑效果，或者成本偏高。上述油基潤(rùn)滑劑中，有些通過(guò)復(fù)雜的合成技術(shù)對(duì)油脂進(jìn)行改性，生產(chǎn)成本較高；有些在高溫條件下熱裂解或迅速解吸附，從而失去潤(rùn)滑功效。
[0017]因此，需要一種抗高溫、高效、改進(jìn)的鉆井液用油基潤(rùn)滑劑及其制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明的目的是提供一種抗高溫潤(rùn)滑劑。
[0019]本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供上述抗高溫潤(rùn)滑劑在水基鉆井液中的應(yīng)用。
[0020]具體地，本發(fā)明提供了一種鉆井液用抗高溫潤(rùn)滑劑，其中所述潤(rùn)滑劑包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料:植物油20-60份；膏狀磺化浙青30-70份；磺化植物油0-30份。
[0021]其中，各原料的質(zhì)量份數(shù)優(yōu)選為:植物油30-50份；膏狀磺化浙青40-60份；磺化植物油10-20份。
[0022]本發(fā)明所采用的植物油包括但不限于棉籽油、豆油、亞麻油、蓖麻油、菜子油、妥爾油。
[0023]本發(fā)明所采用的磺化植物油包括但不限于磺化棉籽油、磺化豆油、磺化亞麻油、磺化蓖麻油、磺化菜子油、磺化妥爾油。
[0024]本發(fā)明的鉆井液用抗高溫潤(rùn)滑劑為一種油基潤(rùn)滑劑，其能在水基鉆井液中分散。在鉆井過(guò)程中，植物油在具有表面活性的磺化礦物油和磺化植物油的協(xié)同作用下，在金屬、巖石和粘土表面吸附形成疏水膜，使鉆柱與井壁泥餅及巖石之間的固-固摩擦變?yōu)槭杷ぶg的摩擦來(lái)大大降低摩擦阻力及鉆具的回轉(zhuǎn)阻力，極大地改善了鉆井液潤(rùn)滑性。
[0025]本發(fā)明的鉆井液用抗高溫潤(rùn)滑劑可用于多種油田常用的水基鉆井液體系中，例如淡水鉆井液、鹽水鉆井液和海水鉆井液。在油田現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，可向泥漿池中加入1%~5%(w/v)(基于泥漿總體積)的水基潤(rùn)滑劑。
[0026]本發(fā)明的鉆井液用抗高溫潤(rùn)滑劑選用抗高溫的材料制成，可用于鉆探高溫高壓井的水基鉆井液中，其抗溫達(dá)200°C。
[0027]因此，本發(fā)明的鉆井液用抗高溫潤(rùn)滑劑是一種抗溫能力強(qiáng)、性能高效的潤(rùn)滑劑，其在應(yīng)用于水基鉆井液時(shí)，能顯著降低鉆具磨阻、扭矩，并改善鉆井液的潤(rùn)滑性。
[0028]附圖簡(jiǎn)述
`[0029]圖1、圖2和圖3分別是加入1%的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的樣品后，淡水試驗(yàn)漿、鹽水試驗(yàn)漿和海水試驗(yàn)漿熱滾前后的扭矩值。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面通過(guò)實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，這些具體的實(shí)施例僅表明為了達(dá)到本發(fā)明的目的而選擇的實(shí)施技術(shù)方案，并不是對(duì)技術(shù)方案的限制。根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn)是顯然的，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0031]以下實(shí)施例中采用的原料均可由市售獲得。
[0032]實(shí)施例1
[0033]將20質(zhì)量份的棉籽油、50質(zhì)量份的磺化浙青(膏狀)以及30質(zhì)量份的磺化棉籽油混合即得。
[0034]實(shí)施例2~6
[0035]制備方法同實(shí)施例1，各物料量見(jiàn)下表。
[0036]

實(shí)旅 —^^I ^7T|—I^ 實(shí)施
例2 例3 例4 例5 例6 ^^^6050
^ Jo so T^30 Ι?
?ο 30 I ?ο I ^?ο ο[0037]實(shí)施例7
[0038]亞麻油20質(zhì)量份 [0039]膏狀磺化浙青50質(zhì)量份
[0040]磺化亞麻油30質(zhì)量份
[0041]制備方法同實(shí)施例1。
[0042]實(shí)施例8
[0043]棉籽油20質(zhì)量份
[0044]亞麻油20質(zhì)量份
[0045]膏狀磺化浙青50質(zhì)量份
[0046]磺化亞麻油10質(zhì)量份
[0047]制備方法同實(shí)施例1。
[0048]性能評(píng)價(jià):
[0049]1.潤(rùn)滑性能評(píng)價(jià)
[0050]量取300mL蒸懼水，加入鉆井液試驗(yàn)用鈉膨潤(rùn)土 36g,用11000r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌20min后，在密閉的容器中室溫養(yǎng)護(hù)不得少于16h，配制成含土量12%預(yù)水化膨潤(rùn)土漿；配制2份聚合物泥漿:量取250mL海水，加入56g預(yù)水化膨潤(rùn)土漿、0.6g燒堿、0.6g純堿、
0.9g PF-PAC LV、0.9g PF-XC 和 9g 鈣土，用重晶石加重至 1.2g/cm3，用 11000r/min 的轉(zhuǎn)速高速攪拌20min，養(yǎng)護(hù)4后，用11000r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌20min ;于其中一份泥漿中加入3g各實(shí)施例制得的潤(rùn)滑劑，用11000r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌20min,即為聚合物泥衆(zhòng)試驗(yàn)衆(zhòng)；在極壓潤(rùn)滑儀上，分別測(cè)定聚合物泥漿和聚合物泥漿試驗(yàn)漿在20°C~30°C時(shí)的扭矩讀數(shù)，極壓潤(rùn)滑儀測(cè)定時(shí)間不得小于5min，讀取穩(wěn)定值。測(cè)試結(jié)果如表1所示。
[0051 ] 潤(rùn)滑系數(shù)按下式進(jìn)行計(jì)算。
【權(quán)利要求】
1.一種抗高溫潤(rùn)滑劑，包括20-60質(zhì)量份的植物油、30-70質(zhì)量份的磺化浙青以及0-30質(zhì)量份的磺化植物油。
2.如權(quán)利要求1所述的抗高溫潤(rùn)滑劑,包括30-50質(zhì)量份的植物油、40-60質(zhì)量份的磺化浙青以及10-20質(zhì)量份的磺化植物油。
3.如權(quán)利要求1或2所述的抗高溫潤(rùn)滑劑，其中所述植物油選自棉籽油、豆油、亞麻油、蓖麻油、菜子油和妥爾油中的一種或多種。
4.如權(quán)利要求1或2所述的抗高溫潤(rùn)滑劑，其中所述磺化植物油選自磺化棉籽油、磺化豆油、磺化亞麻油、磺化蓖麻油、磺化菜子油、磺化妥爾油中的一種或多種。
5.權(quán)利要求1所述的 抗高溫潤(rùn)滑劑在水基鉆井液中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C09K8/035GK103773329SQ201310751974
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】夏小春, 胡進(jìn)軍, 孫強(qiáng), 郝彬彬, 項(xiàng)濤 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海油田服務(wù)股份有限公司