本發(fā)明涉及油氣井開采領(lǐng)域，尤其與一種鉆井液用抗高溫抗飽和鹽潤滑劑及其制備方法有關(guān)。

背景技術(shù)：

目前，隨著石油勘探開發(fā)領(lǐng)域的擴大和深入，鉆探開發(fā)力度不斷增加，鉆探難度加強，鉆井的復(fù)雜情況更加突出：深井、超深井、定向井、大斜度井、水平井、多底井、小井眼井、高溫高壓井、高密度長裸眼井等特殊條件井越來越多，而鉆井速度又需要大幅度提高。使用鉆井液潤滑劑是解決這些復(fù)雜問題的一種方法。

近年來，隨著鉆井深度的增加，更多地鉆遇高溫、高壓、膏巖層及各種復(fù)雜地層。一般要求潤滑劑不僅能抗磨和降摩阻，還需具有良好的耐溫、抗鹽性能，特別要求在多價離子侵蝕條件下能有效降低泥漿失水量并改善泥漿潤滑性而不惡化其結(jié)構(gòu)機械性。此外，還要求配伍性好，不腐蝕金屬，不污染環(huán)境，不影響對地層資料的分析和評價，無毒或低毒，無熒光或低熒光，易生物降解，不起泡不增粘，對鉆井液流變性無明顯影響等。

我國油氣鉆井行業(yè)目前使用的鉆井液潤滑劑品種相對較少,而且都有一定的局限性,有的在鉆井液pH高于10.5時使用失效,有的使鉆井液起泡,而有的在鹽水中難于分散等等。然而，在許多地區(qū)鉆井時必須考慮對高溫高壓、硫化氫腐蝕、鉆井液起泡、無機鹽侵蝕等多種問題的綜合治理。因此多功能潤滑劑的研制具有十分重要的現(xiàn)實意義。

目前，雖已研制出抗溫達220℃的鉆井液用潤滑劑，但其抗鹽能力難以達到飽和。本發(fā)明針對此，提供一種新型鉆井液用潤滑劑及其制備方法，其具有抗高溫、抗飽和鹽、加入鉆井液不起泡不增粘，對鉆井液流變性無明顯影響、環(huán)保等特性，尤其適用于直井、斜井及水平井等井型，淡水、海水及飽和鹽水體系，尤其適用于深井、超深井的高密度鉆井液體系。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種鉆井液用抗高溫抗飽和鹽潤滑劑，解決現(xiàn)有鉆井液、完井液高溫高壓穩(wěn)定性差等問題，同時具有抗高溫、抗飽和鹽、抗鈣、具有一定的極壓膜強度、環(huán)保無毒、易生物分解、價格適中等特性。且與地層水、水基鉆井液等配伍性好，尤 其適合儲層埋藏深、高溫高壓的油氣井，適用于大位移井、移井、斜井及平井等特殊鉆井作業(yè)。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，擬采用以下技術(shù)：

一種鉆井液用抗高溫抗飽和鹽潤滑劑，其特征在于，其各組分按重量百分比的原材料配制如下：

基礎(chǔ)油：65.00％—90.00％

抗磨劑：1.00％—5.00％

消泡劑：0.20％—1.00％

乳化劑：0.50％—10.00％

PH調(diào)節(jié)劑：0.20％—1.50％

所述基礎(chǔ)油為植物油、礦物油一種或兩種。

所述抗磨劑為磷酸鉬、硫磷酸鉬、二硫氨基甲酸鉬鹽、二硫化鉬中的一種或多種。

所述消泡劑為辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-10、聚二甲基硅氧烷、環(huán)氧丙烷、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚中的一種或多種。

所述乳化劑為丙二醇單硬脂酸酯、山梨酸酐脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇單油酸酯中的一種或多種。

所述PH調(diào)節(jié)劑為濃硫酸。

進一步的，上述礦物油為0#柴油、-10#柴油、-20#柴油、-35#柴油、3#白油、5#白油，或氣制油中一種或多種。

進一步的，上述濃硫酸的質(zhì)量濃度為70.00％-98.00％。

一種鉆井液用抗高溫抗飽和鹽潤滑劑的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

a、按照重量百分比備料，將PH調(diào)節(jié)劑加入到基礎(chǔ)油中混合，并高溫攪拌均勻；

b、待產(chǎn)物冷卻后，再加入乳化劑、消泡劑于體系中，并高溫攪拌均勻；；

c、待產(chǎn)物冷卻后，最后再加入油溶性抗磨劑，高溫攪拌均勻，冷卻到常溫最終制得本發(fā)明所述的鉆井液用抗高溫抗飽和鹽潤滑劑。

進一步的，配制過程中，步驟a、b、c所述高溫攪拌的溫度為120-140℃；步驟b、c所述產(chǎn)物冷卻溫度為60-80℃；配制過程中各組分的加入順序不固定，可根據(jù)實際情況調(diào)整交換。

本發(fā)明的鉆井液用抗高溫抗飽和鹽潤滑劑(后面簡稱RH-220)有以下有益效果：

1、按照本發(fā)明的方案制備的潤滑劑，其抗溫可達220℃，在水基鉆井液中穩(wěn)定性 好；

2、按照本發(fā)明的方案制備的潤滑劑，能顯著降低極壓潤滑系數(shù)，淡水漿潤滑系數(shù)降低率≥90％，4％鹽水漿潤滑系數(shù)降低率≥85％，飽和鹽水漿潤滑系數(shù)降低率≥70％，其對減少卡鉆等井下復(fù)雜情況，保證安全、優(yōu)質(zhì)、快速鉆進起著至關(guān)重要的作用；

3、按照本發(fā)明的方案制備的潤滑劑，其密度范圍為0.8-1.0g/cm3，基漿中加入潤滑劑后表觀粘度變化小，起泡率≤3％，表面張力降低率≥50％，在水基鉆井液中配伍性好，加入鉆井液中不起泡不增粘，對鉆井液流變性無明顯影響；

4、按照本發(fā)明的方案制備的潤滑劑，不腐蝕金屬，不污染環(huán)境，不影響對地層資料的分析和評價，低熒光，熒光級別≤3級；

5、按照本發(fā)明的方案制備的潤滑劑，加入鉆井液后其濾失量基本無變化，對穩(wěn)定井壁起著重要作用。

附圖說明

圖1為斑魚死亡率與潤滑劑水溶液濃度關(guān)系的對數(shù)曲線。

具體實施方式

實施例一：

按照重量百分比備料：植物油65.00％、磷酸鉬1.00％、辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-100.20％、丙二醇單硬脂酸酯0.50％、70.00％濃度的濃硫酸0.20％。將濃硫酸加入到植物油中混合，并120℃高溫攪拌均勻；待產(chǎn)物進行60℃冷卻后，再加入丙二醇單硬脂酸酯、辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-10于體系中，并120℃高溫攪拌均勻；待產(chǎn)物進行60℃冷卻后，最后再加入磷酸鉬，120℃高溫攪拌均勻，冷卻到常溫，制得本發(fā)明所述的鉆井液用抗高溫抗飽和鹽潤滑劑RH-220。

實施例二：

按照重量百分比備料：0#柴油80.00％、硫磷酸鉬2.00％、聚二甲基硅氧烷0.60％、山梨酸酐脂肪酸酯4.00％、75.00％濃度的濃硫酸0.80％。將濃硫酸加入到0#柴油中混合，并120℃高溫攪拌均勻；待產(chǎn)物進行60℃冷卻后，再加入山梨酸酐脂肪酸酯、聚二甲基硅氧烷于體系中，并130℃高溫攪拌均勻；待產(chǎn)物進行80℃冷卻后，最后再加入硫磷酸鉬，130℃高溫攪拌均勻，冷卻到常溫，制得本發(fā)明所述的鉆井液用抗高溫抗飽和鹽潤滑劑RH-220。

實施例三：

按照重量百分比備料：-20#柴油90.00％、二硫氨基甲酸鉬鹽5.00％、環(huán)氧丙烷1.00％、 聚氧乙烯失水山梨醇單油酸酯10.00％、80.00％濃度的濃硫酸1.50％。將濃硫酸加入到20#柴油中混合，并進行140℃高溫攪拌均勻；待產(chǎn)物進行80℃冷卻后，再加入聚氧乙烯失水山梨醇單油酸酯、環(huán)氧丙烷于體系中，并進行140℃高溫攪拌均勻；待產(chǎn)物進行80℃冷卻后，最后再加入二硫氨基甲酸鉬鹽，140℃高溫攪拌均勻，冷卻到常溫，制得本發(fā)明所述的鉆井液用抗高溫抗飽和鹽潤滑劑RH-220。

實施例四：

按照重量百分比備料：3#白油70.00％、二硫化鉬4.00％、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚0.70％、丙二醇單硬脂酸酯和山梨酸酐脂肪酸酯混合物5.00％、90.00％濃度的濃硫酸1.20％。將濃硫酸加入到3#白油中混合，并130℃高溫攪拌均勻；待產(chǎn)物進行70℃冷卻后，再加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、丙二醇單硬脂酸酯和山梨酸酐脂肪酸酯混合物于體系中，并130℃高溫攪拌均勻；待產(chǎn)物進行70℃冷卻后，最后再加入二硫化鉬，130℃高溫攪拌均勻，冷卻到常溫，制得本發(fā)明所述的鉆井液用抗高溫抗飽和鹽潤滑劑RH-220。

實施例五：

按照重量百分比備料：氣制油75.00％、硫磷酸鉬4.00％、聚二甲基硅氧烷0.50％、山梨酸酐脂肪酸酯3.50％、98.00％濃度的濃硫酸0.80％。將濃硫酸加入到氣制油中混合，并120℃高溫攪拌均勻；待產(chǎn)物進行60℃冷卻后，再加入聚二甲基硅氧烷、山梨酸酐脂肪酸酯于體系中，并120℃高溫攪拌均勻；待產(chǎn)物進行60℃冷卻后，最后再加入硫磷酸鉬，120℃高溫攪拌均勻，冷卻到常溫，制得本發(fā)明所述的鉆井液用抗高溫抗飽和鹽潤滑劑RH-220。

對各實施例獲得的RH-220進行測試(以實施例二的RH-220為例進行說明)：

分別于高攪杯1#、2#、3#、4#、5#、6#中加入配制好的淡水基漿300ml，將1#、3#、5#高攪杯基漿高攪5min，倒入老化罐1#、3#、5#中；分別取1.5g上述配制的潤滑劑加入2#、4#、6#高攪杯基漿中，高攪5min，倒入老化罐2#、4#、6#中，將1#～6#老化罐在220℃滾子加熱爐中熱滾16h，取出冷卻至室溫，高攪5min，測其潤滑系數(shù)。其具體的測試結(jié)果如表1。

分別于高攪杯1#、2#、3#、4#、5#、6#中加入配制好的淡水基漿300ml，向1#、3#、5#高攪杯中加入12.0gNaCl，高攪5min，倒入老化罐1#、3#、5#中；向2#、4#、6#高攪杯中加入12.0gNaCl，高攪5min，加入3.0g上述配制的潤滑劑，再高攪5min倒入老化罐2#、4#、6#中，將1#～6#老化罐在220℃滾子加熱爐中熱滾16h，取出冷卻至室溫，高攪5min，測其潤滑系數(shù)。其具體的測試結(jié)果如表2。

分別于高攪杯1#、2#、3#、4#、5#、6#中加入配制好的淡水基漿300ml，向1#、3#、5#高攪杯中加入108.0gNaCl，高攪5min，倒入老化罐1#、3#、5#中；向2#、4#、6#高攪杯中加入108.0gNaCl，高攪5min，加入3.0g上述配制的潤滑劑，再高攪5min倒入老化罐2#、4#、6#中，將1#～6#老化罐在220℃滾子加熱爐中熱滾16h，取出冷卻至室溫，高攪5min，測其潤滑系數(shù)。其具體的測試結(jié)果如表3。

其中，高速攪拌器轉(zhuǎn)速為：11000±300r/min；上述淡水基漿的配制方法：在高攪杯中分別加入300ml蒸餾水，0.6g無水碳酸鈉，15.0g鈉膨潤土，高攪20min，期間至少中斷兩次以刮下沾附在杯壁上的粘附物，在(25℃±1℃)下彌補養(yǎng)護24h，使其表觀粘度達到(13～15)mpa.s，如果達不到適當調(diào)節(jié)膨潤土加量。

表1

表2

表3

上述實驗數(shù)據(jù)表明：RH-220在220℃高溫條件下淡水漿潤滑系數(shù)降低率大于90％，4％鹽水漿的潤滑系數(shù)降低率大于85％，飽和鹽水潤滑系數(shù)降低率大于70％，說明潤滑劑的潤滑性能較好。

對RH-220進行起泡率測試，分別取養(yǎng)護好的基漿300ml于高攪杯1#、3#、5#中，各加入RH-220 1.5g，高攪5min，攪拌停止后開始計時，在20s內(nèi)將漿液倒入500ml量筒中，30s內(nèi)讀出體積，可計算出起泡率。具體測試數(shù)據(jù)如表4。其中淡水基漿的配制方法與上述測試潤滑系數(shù)時淡水基漿的配制方法相同。

表4

上述實驗數(shù)據(jù)表明：在基漿中加入RH-220后，其起泡率≤3.0％，說明與水基鉆井液配伍性好，不起泡。

對RH-220進行熒光級別測試，分別在潔凈烘干的編號為1#、2#、3#的100ml燒杯中加入20ml三氯甲烷，加入1.0g需測定熒光級別的RH-220，搖勻、放置、澄清，倒出10～15ml澄清液于干凈試管中，在地質(zhì)熒光儀下觀看熒光與相關(guān)標準系列對比確定熒光級別。具體測試數(shù)據(jù)如表5。

表5

上述實驗數(shù)據(jù)表明：RH-220低熒光，熒光級別≤3級，說明加入潤滑劑后，無熒光干擾，有利于發(fā)現(xiàn)儲層。

對RH-220的表觀粘度、濾失量進行測試，分別量取淡水基漿400ml于1#、2#、3#、4#、5#、6#高攪杯中，1#、3#、5#高攪拌基漿高攪5min，2#、4#、6#高攪杯加RH-2204.0g，高攪5min，測1#～6#漿液的600轉(zhuǎn)讀數(shù)和低溫低壓濾失量。具體測試數(shù)據(jù)如表6和表7。其中淡水基漿的配制方法與上述測試潤滑系數(shù)時淡水基漿的配制方法相同。

表6

上述實驗數(shù)據(jù)表明：在基漿中加入RH-220后，其表觀粘度降低，因此，RH-220對鉆井液流變性無明顯影響。

表7

上述實驗數(shù)據(jù)表明：在基漿中加入RH-220后其濾失量變化較小，對穩(wěn)定井壁起著重要作用。

對RH-220的表面張力進行測試，在樣品杯中倒入50ml蒸餾水，按潤濕接觸角測定儀或其他表面張力測試儀器的使用方法測試蒸餾水的表面張力值；在樣品杯中倒入50ml蒸餾水，加入0.75g RH-220，用玻璃棒攪拌5min。按潤濕接觸角測定儀或其他表 面張力測試儀器的使用方法測試該RH-220水溶液的表面張力值。具體測試數(shù)據(jù)如表8。

表8

上述實驗數(shù)據(jù)表明：加入RH-220后表面張力降低且降低率≥50％，對防止泥頁巖水化膨脹、分散，防止井壁坍塌有重要作用。

對RH-220水溶液進行植物毒性測試和動物毒性測試：

(1)植物毒性測試：

將上述RH-220配制成濃度為2000mg/L的水溶液，分別在60天內(nèi)持續(xù)澆灌一盆吊蘭，同時用相同用量自來水以相同的澆灌方式澆灌一盆生長情況相同的吊蘭，隔10天觀察一次結(jié)果，實驗結(jié)果如表9所示：

表9

上述植物毒性測試數(shù)據(jù)表明，RH-220水溶液澆灌的吊蘭正常生長，無異常，與用自來水澆灌的吊蘭生長對比無明顯差異，說明其對環(huán)境友好，對植物無毒性危害，能被環(huán)境自然分解吸收。

根據(jù)上表可得出，用濃度為2000mg/L潤滑劑水溶液澆灌植物，植物未出現(xiàn)死亡，即植物LC50≥2000mg/L。

(2)動物毒性測試：

將RH-220配制成濃度分別為200mg/L、400mg/L、600mg/L、800mg/L、900mg/L、1000mg/L、1100mg/L的水溶液，在溫度25℃，溶氧量>4mg/L的條件下，在3500ml上述不同濃度的RH-220水溶液中分別飼養(yǎng)10條紅斑魚，觀察其96h存活率，其實驗 條件和結(jié)果如下表10所示：

表10

上述動物毒性測試數(shù)據(jù)表明，用高濃度1100mg/L潤滑劑水溶液飼養(yǎng)紅斑魚，紅斑魚長期存活率為70％，對環(huán)境友好，對動物毒性危害小。

根據(jù)上表結(jié)果，繪制96h紅斑魚死亡率與RH-220水溶液濃度關(guān)系的對數(shù)曲線，如圖1所示。小魚死亡尾數(shù)為5時的RH-220水溶液濃度為1000mg/L，即動物LC50≥1000mg/L。

本發(fā)明制備的RH-220水溶液，其植物毒性LC50≥2000mg/L，動物毒性LC50≥1000mg/L，毒性小，無危害。

綜上所述，通過本發(fā)明制備的鉆井液用潤滑劑RH-220，抗溫可達220℃，淡水漿潤滑系數(shù)降低率≥90％，4％鹽水漿潤滑系數(shù)降低率≥85％，飽和鹽水潤滑系數(shù)降低率≥70％；基漿中加入潤滑劑后表觀粘度變化小，濾失量變化小，起泡率≤3％，表面張力降低率≥50％；低熒光，熒光級別≤3級；生物毒性為植物LC50≥2000mg/L，動物LC50≥1000mg/L，可被環(huán)境自然降解，環(huán)保性好。與自來水、水基鉆井液等混合無沉淀，有良好的配伍性，具有抗高溫、環(huán)保無毒等特性。