环保型钻井液润滑剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钻井液用润滑剂及其制备方法，尤其是一种环保型钻井液润滑剂 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着水平井、定向井和大斜度井的不断增多，在石油钻井过程中，经常需要使用大 量的钻井液润滑剂，以降低井壁与钻具、钻具与套管之间的摩阻，减少井下复杂情况，提高 钻井速度。目前常用的钻井液润滑剂有矿物油类、植物油类、聚合醇类以及乳化石蜡类。矿 物油润滑剂由于对环境污染大、荧光级别高、不易生物降级等缺点而逐渐丧失了竞争优势； 植物油润滑剂具有润滑性好、无毒、荧光级别低、易生物降级等优点，但成本较高、高温稳定 性差，并且植物油作为重要的生活物资，不适合大量的用于钻井；聚合醇类润滑剂有效含量 变化幅度大，浊点不稳定，并且大部分产品在钻井液中存在增粘、起泡问题；乳化石蜡类润 滑剂性质不稳定，易破乳。石墨粉作为润滑剂具有抗高温、无荧光、降摩阻效果明显、加量 小、对钻井液性能无不良影响等特点。随着生态环境的保护日益为人们所重视，研发环保型 钻井液处理剂已成为钻井液处理剂发展的主要趋势。因此研发一种环保型钻井液润滑剂具 有重要的现实意义。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种环保型钻井液润滑剂及其制备方法。
[0004] 本发明所提供的环保型钻井液润滑剂，其组成为：脂肪酸酯、生物柴油、固体润滑 剂、极压润滑剂、分散剂、消泡剂；其中各组成的质量百分比为 ： 脂肪酸酯：20%~50% ; 生物柴油：30%~60% ; 固体润滑剂：5%~20% ; 极压润滑剂：5%~10% ; 分散剂：1%~5% ; 消泡剂：3%~10%。
[0005] 所述脂肪酸酯为：甘油脂肪酸酯、丙二醇单油酸酯、丙二醇单月桂酸酯、异辛醇脂 肪酸酯、十二醇油酸酯、十四醇油酸酯、三乙醇胺油酸酯、聚乙二醇400单油酸酯、聚乙二 醇400双油酸酯、聚乙二醇600单油酸酯、聚乙二醇600双油酸酯中的一种或几种以上 的混合物； 所述生物柴油为：以脂肪酸甲酯为主要成份的生物柴油； 所述固体润滑剂为：石墨、改性石墨粉； 所述极压润滑剂为：油酸二乙醇酰胺硼酸酯、油酸硼酸酯、亚磷酸二丁酯、硫化异丁烯 的一种或几种以上的混合物； 所述分散剂为：木质素磺酸钠、聚丙烯酰胺、纤维素衍生物中的一种或几种以上的混合 物； 所述消泡剂为：改性有机硅类消泡剂其主要成分为聚醚改性聚硅氧烷、甲基硅油、磷酸 三丁酯、磷酸异丁酯、聚醚丙三醇的一种或几种以上的混合物。
[0006] 此种润滑剂的制备方法实施步骤如下： 将上述脂肪酸酯和生物柴油按照质量配比分别加入反应釜中，升温至5(T80°C，高速搅 拌〇. 5h，然后分别将固体润滑剂、极压润滑剂、分散剂按次序加入反应釜，升温至70~8(TC， 高速搅拌lh，最后加入消泡剂继续搅拌0. 5h，冷却，即得环保型钻井液润滑剂。本发明的 使用方法与一般处理机的使用方法相同，即本发明环保型钻井液润滑剂在钻井液总的加量 (重量）为1%-3%，在需要时直接加入即可。
[0007] 本发明的有效益果和特点： (1) 本发明的润滑剂荧光级别低，不影响地质录井； (2) 本发明的润滑剂易生物降解，为环境友好型润滑剂； (3) 本发明制备的润滑剂原料广泛，成本低； (4) 润滑剂在高温条件下具有优良的润滑性能，能够满足深井、超深井对于润滑剂抗温 能力的要求。
【具体实施方式】
[0008] 为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明发明的内容，但本发明的内 容不仅限于下面的实施例。
[0009] 实施例1 将80g聚乙二醇400单油酸酯、80g生物柴油加入反应釜中，升温至50°C，高速搅拌 0. 5h，慢慢加入20g石墨、10g油酸硼酸酯、4g木质素磺酸钠高速搅拌lh，升温至70°C，慢慢 加入6g甲基硅油继续搅拌0. 5h，冷却，即得环保型钻井液润滑剂1#。
[0010] 实施例2 将60g三乙醇胺油酸酯、80g生物柴油加入反应釜中，升温至50°C，高速搅拌0. 5h，慢慢 加入30g改性石墨、10g硫化异丁烯、6g纤维素衍生物高速搅拌lh，升温至70°C，慢慢加入 14g磷酸三丁酯继续搅拌0. 5h，冷却，即得环保型钻井液润滑剂2#。
[0011] 实施例3 将l〇〇g聚乙二醇600双油酸酯、60g生物柴油加入反应釜中，升温至50°C，高速搅拌 〇. 5h，慢慢加入20g改性石墨、10g油酸二乙醇酰胺硼酸酯、4g木质素磺酸钠高速搅拌lh，升 温至70°C，慢慢加入6g聚醚丙三醇继续搅拌0. 5h，冷却，即得环保型钻井液润滑剂3#。
[0012] 实施例4 将80g十二醇油酸酯、80g生物柴油加入反应釜中，升温至50°C，高速搅拌0. 5h，慢慢 加入10g石墨、20g亚磷酸二丁酯、4g木质素磺酸钠高速搅拌lh，升温至70°C，慢慢加入6g 甲基硅油继续搅拌〇. 5h，冷却，即得环保型钻井液润滑剂4#。
[0013] 实施例5 将20g聚乙二醇400单油酸酯、40g三乙醇胺油酸酯、100g生物柴油加入反应釜中，升 温至50°C，高速搅拌0. 5h，慢慢加入12g石墨、16g油酸硼酸酯、2g木质素磺酸钠高速搅拌 lh，升温至70°C，慢慢加入10g甲基硅油继续搅拌0. 5h，冷却，即得环保型钻井液润滑剂5#。
[0014] 实施例6 将40g甘油脂肪酸酯、40g十二醇油酸酯、80g生物柴油加入反应釜中，升温至50°C，高 速搅拌〇. 5h，慢慢加入20g石墨、4g油酸硼酸酯、6g硫化异丁烯、4g木质素磺酸钠高速搅拌 lh，升温至70°C，慢慢加入6g甲基硅油继续搅拌0. 5h，冷却，即得环保型钻井液润滑剂6#。
[0015] 实施例7 将100g三乙醇胺油酸酯、60g生物柴油加入反应釜中，升温至50°C，高速搅拌0. 5h，慢 慢加入20g改性石墨、4g油酸硼酸酯、6g油酸二乙醇酰胺硼酸酯、4g木质素磺酸钠高速搅拌 lh，升温至70°C，慢慢加入2g甲基硅油、4g磷酸正丁酯继续搅拌0. 5h，冷却，即得环保型钻 井液润滑剂7#。
[0016] 实施例8 荧光级别的测定 在洁净烘干的l〇〇mL烧杯中加人20mL氯仿，加人lg需测定荧光级别的试样，摇匀、放 置、澄清，倒出一部分澄清液于干净试管中，在紫外光仪下观看荧光与相关标准系列(根据 用方原油配制的标准系列，本实验采用江苏油田提供原油)对比确定荧光级别，结果见表1。
[0017] 表1钻井液用低泡、低荧光润滑剂的荧光级别 实施例9
润滑系数测定 在1L去离子水中加入2. 5g Na2C03，在搅拌下缓慢加入50g钻井液用钠土，高速搅拌 20min，在密闭容器中养护24h，即得5%淡水基浆。取300mL配制好的5%淡水基浆，加入1% 的润滑剂，搅拌5min，即得测试泥浆。将基浆和泥浆在160°C下热滚16h即得老化后测试样 品，采用Fann21200极压润滑仪测试5%基浆及添加润滑剂1%润滑剂试样的润滑系数，并用 式1计算出其润滑系数降低率，结果见表2。
式中： --润滑系数降低率，单位为百分数（%); --基浆润滑系数； --基浆加样后的润滑系数。
[0019] 表2钻井液用低泡、低荧光润滑剂的润滑系数降低率
实施例10 生物降解性能测试 生物降解用改进Sturm试验（OCED Test No. 301B)测定，具体操作如下： 将待测物置于装有矿物基质和菌种培养介质的试验烧瓶中，用超声波震荡使试验物充 分摇匀，在规定的温度条件下进行孵化试验。试验瓶通入不含C02的空气，并用不含试验物 质的试验瓶做参比试验。生物降解过程中产生的C0 2由装有氢氧化钡的试验瓶吸收，未消耗 的氢氧化钡用盐酸滴定，由此确定生物降解过程中产生的C02。生物降解性由被测物质与参 比试验在试验期间产生的C0 2之差值占被测物质碳含量所能产生的C02的百分比来确定。 试验在室温下进行，用苯胺作标准参比液，检验菌种培养介质的活性。
[0020] 试验时间为28天。快速生物降解的通过指标是C02产生率大于60%理论C0 2量。 要达到通过值，必须在28天时间内，达到试验10天窗口，即其生物降解率必须大于10%理 论C0 2量时开始，第10天时生物降解率10天必须大于60%理论C02量，否则认为试验不能 通过，结果见表3。
[0021] 表3环保型钻井液润滑剂的生物降解性能测试
【主权项】
1. 一种环保型钻井液润滑剂，其特征在于它的组成为：脂肪酸酯、生物柴油、固体润滑 剂、极压润滑剂、分散剂、消泡剂；其中各组成的质量百分比为：脂肪酸酯：20%~50% ;生物柴 油：30%~60% ;固体润滑剂：5%~20% ;极压润滑剂：5%~10% ;分散剂：1%~5% ;消泡剂：3%~10%。2. 根据权利要求1所述的环保型钻井液润滑剂制备方法，其特征是将脂肪酸酯和生 物柴油按照配比分别加入反应釜中，升温至5(T80°C，高速搅拌0. 5h，然后分别将固体润滑 剂、极压润滑剂、分散剂按次序加入反应釜，升温至7(T8(TC，高速搅拌lh，最后加入消泡剂 继续搅拌〇. 5h，冷却，即得环保型钻井液润滑剂。3. 根据权利要求1所述的环保型钻井液润滑剂，其特征在于所述脂肪酸酯为：甘油脂 肪酸酯、丙二醇单油酸酯、丙二醇单月桂酸酯、异辛醇脂肪酸酯、十二醇油酸酯、十四醇油酸 酯、三乙醇胺油酸酯、聚乙二醇400单油酸酯、聚乙二醇400双油酸酯、聚乙二醇600单 油酸酯、聚乙二醇600双油酸酯中的一种或几种以上的混合物。4. 根据权利要求1所述的环保型钻井液润滑剂，其特征在于所述生物柴油为：以脂肪 酸甲酯为主要成份的生物柴油。5. 根据权利要求1所述的环保型钻井液润滑剂，其特征在于所述固体润滑剂为：石墨、 改性石墨粉。6. 根据权利要求1所述的环保型钻井液润滑剂，其特征在于所述极压润滑剂为：油酸 二乙醇酰胺硼酸酯、油酸硼酸酯、亚磷酸二丁酯、硫化异丁烯的一种或几种以上的混合物。7. 根据权利要求1所述的环保型钻井液润滑剂，其特征在于所述分散剂为：木质素磺 酸钠、聚丙烯酰胺、纤维素衍生物中的一种或几种以上的混合物。8. 根据权利要求1所述的环保型钻井液润滑剂，其特征在于所述消泡剂为：改性有机 硅类消泡剂其主要成分为聚醚改性聚硅氧烷、甲基硅油、磷酸三丁酯、磷酸异丁酯、聚醚丙 三醇的一种或几种以上的混合物。
【专利摘要】本发明公开了一种环保型钻井液润滑剂及其制备方法，涉及水基钻井液用润滑剂技术领域，其特征在于其组成为：脂肪酸酯、生物柴油、固体润滑剂、极压润滑剂、分散剂、消泡剂；其中各组成的质量百分比为：脂肪酸酯：20%~50%；生物柴油：30%~60%；固体润滑剂：5%~20%；极压润滑剂：5%~10%；分散剂：1%~5%；消泡剂：3%~10%。本发明润滑剂在钻井液体系中具有良好的分散性能及润滑性能，并且具有低荧光、生物毒性低、环保、易生物降解、与钻井液体系配伍性好等优点；该润滑剂本较低，原料廉价易得，生产工艺简单，具有广泛的适用性。
【IPC分类】C09K8/24, C09K8/035
【公开号】CN105505340
【申请号】CN201410489419
【发明人】逯贵广, 封心领, 袁俊秀, 徐冬梅
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 南化集团研究院
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2014年9月23日