CN101423752A

CN101423752A - 一种钻井液用润滑剂及其制备方法

Info

Publication number: CN101423752A
Application number: CNA2008102386129A
Authority: CN
Inventors: 孙德军; 李财富; 梅贞; 徐健; 苏长明; 黄保福
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2009-05-06
Anticipated expiration: 2028-12-17
Also published as: CN101423752B

Abstract

本发明公开了一种钻井液用润滑剂及其制备方法，即将油相、非离子表面活性剂加入反应器中搅拌反应得到润滑剂。本发明方法具有操作简单，设备和环境条件要求低，容易实现，且能有效降低和调控粘附系数的特点；所述方法制得的润滑剂具有制备泥浆中分散性好、粒径小，润滑效果好的特点。

Description

一种钻井液用润滑剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种润滑剂及其制备方法，尤其涉及一种钻井液用润滑剂及其制备方法。

背景技术

随着石油天然气勘探开发领域的扩大和深入，钻探开发力度不断增加，钻探难度提高，钻井的复杂程度更加突出。深井、超深井、定向井、大斜度井、水平井、多底井、小井眼井、高温高压差井、高密度长裸眼井等特殊条件井越来越多，而钻井速度又需要大幅度提高。难度不断加大的钻井工艺技术对钻井液的润滑性能提出了更高的要求，并对润滑剂的需求量越来越大。

目前常用的钻井液润滑剂有矿物油类、改性动植物油类、表面活性剂类及多元醇和聚合醇类，除此还有塑料小球、玻璃微珠等固体润滑剂。但是油类处理剂常存在不易分散、容易析出油相等缺点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供一种钻井液用润滑剂及其制备方法，利用本发明方法得到的润滑剂具有外观澄清透明，在泥浆中分散性好，降低粘附系数程度高的特点，且本发明制备方法简单，成本低廉。

本发明所述钻井液用润滑剂的制备方法，步骤是：

(1)以100重量份计，称取如下组分：液体油相80-99.9份，非离子型表面活性剂0.1-20份；

(2)将上述液体油相与非离子表面活性剂按所述组分比例混合加入反应器中，20℃-30℃、100-3000转/分条件下，搅拌15-60min，制得润滑剂；

其中：所述液体油相为矿物油或烷烃；所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂或多元醇酯类非离子表面活性剂或其任意比例组合。

上述钻井液用润滑剂的制备方法中，

所述矿物油是液体石蜡、7#白油、10#白油或15#白油；进一步优选液体石蜡、7#白油或10#白油。

所述烷烃为十六烷、十二烷或癸烷；进一步优选十六烷。

所述脂肪醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂选Bri j系列表面活性剂之一；进一步优选Brij30、Brij35、Brij52或Brij72；最优选Brij52。

所述多元醇酯类非离子表面活性剂选Span系列表面活性剂之一；进一步优选Span20、Span40、Span60、Span65或Span80；最优选Span80。

上述钻井液用润滑剂的制备方法中，步骤(2)所述组分优选以22℃-25℃、200-500转/分条件搅拌20-35min。

本发明所述方法制得的钻井液用润滑剂，其特征在于，所述润滑剂以100重量份计，组分为：液体油相88-99.8份，非离子型表面活性剂0.2-12份；其中：所述液体油相为矿物油或烷烃；所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂或多元醇酯类非离子表面活性剂或其任意比例组合。

优选方式是，所述润滑剂以100重量份计，组分为：液体油相94-99.5份，非离子型表面活性剂0.5-6份；其中：所述液体油相为矿物油；所述非离子表面活性剂为多元醇酯类非离子表面活性剂。

本发明所述方法制得的钻井液用润滑剂外观均匀透明、淡黄色，无异味，润滑剂分散于基浆中为纳米尺寸的小液滴。

本发明的钻井液用润滑剂，粘附系数降低率可以控制在60-90％，在泥浆中具有很好的分散稳定性，实验证实：所述润滑剂放置一周后泥浆体系外观无变化，且通过显微镜观察油相液滴粒径没有明显变化。

本发明所述钻井液用润滑剂的制备方法还具有操作简单，设备和环境条件要求低，容易实现，且能有效降低和调控粘附系数的特点。

附图说明

图1不同润滑剂加入泥浆体系后的显微镜照片：(a)白油润滑剂；(b)本发明润滑剂。

图2润滑剂不同加量时的扭矩和粘附系数降低程度。

具体实施方式

实施例1：

润滑剂组分如下：

均为重量份(单位：公斤)，总量为100份：

液体石蜡99.2份，非离子型表面活性剂Span80 0.8份。

制备方法：

将液体石蜡99.2份与非离子表面活性剂Span80 0.8份在反应器中混合均匀，25℃、300转/分条件持续搅拌30min，得到钻井液用润滑剂。

取上述方法制备的润滑剂，考察其粘附系数降低率，结果如列表所示。

润滑剂外观	均一透明
润滑剂外观	均一透明	粘附系数降低率(0.5wt％加量)	70-80％
滤失量/mL	13-15	粘附系数降低率(0.5wt％加量)	70-80％

本发明涉及的润滑剂的粘附系数测量实验如下：

基浆的配制：在400mL去离子水中加入16g钙质膨润土和0.8g无水Na₂CO₃，在高速搅拌器上以11000转/分的转速高速搅拌20min，然后室温密闭老化16h，即得含土量为4％的淡水基浆。

粘附系数测量：测量时将已经陈化16h的基浆按一定的配比加入润滑剂，高搅20min之后再陈化16h，测量采用GNF-1型高温高压粘附仪。先根据实际情况调到一定的温度，然后将配制好的泥浆高搅10min后倒入盛液杯，放入恒温杯中恒温后，加3.5Mpa的压力30min，然后测定此时的滤失量，并加3.5Mpa的压力于压筒，压5min后扭矩仪测量扭矩，然后进行计算，计算公式如下：

f＝M×0.845×10^-2式中：f为粘附系数M为扭矩(Nm)

f＝M×0.845×10^-3式中：f为粘附系数M为扭矩(Ibf in)

粘附系数降低率的计算：

δ＝(f₁-f₂)/f₁×100％

式中f₁为基浆本身的粘附系数，f₂为加入一定含量润滑剂后泥浆的粘附系数。

实施例2：

方法基本如实施例1所述，所不同的是：

组分如下，均为重量份(单位：公斤)，总量为100份：

7#白油99.5份，Brij52 0.5份。

上述组分在反应器中混合均匀，30℃、100转/分条件持续搅拌60min，得到钻井液用润滑剂。

取上述方法制备的润滑剂，考察其粘附系数降低率，有关实验数据如下：

润滑剂外观	均一透明
润滑剂外观	均一透明	粘附系数降低率(0.2wt％加量)	30-40％
滤失量/mL	13-15	粘附系数降低率(0.2wt％加量)	30-40％

实施例3：

方法基本如实施例1或2所述，所不同的是：

组分如下，均为重量份(单位：公斤)，总量为100份：

10#白油99份，Span80 1份。

上述组分在反应器中混合均匀，20℃、3000转/分条件持续搅拌15min，得到钻井液用润滑剂。

润滑剂外观	均一透明
润滑剂外观	均一透明	粘附系数降低率(1wt％加量)	80-95％
滤失量/mL	13-14	粘附系数降低率(1wt％加量)	80-95％

Claims

1.一种钻井液用润滑剂的制备方法，步骤是：

2.如权利要求1所述钻井液用润滑剂的制备方法，其特征在于，所述矿物油是液体石蜡、7#白油、10#白油或15#白油。

3.如权利要求1所述钻井液用润滑剂的制备方法，其特征在于，所述烷烃为十六烷、十二烷或癸烷。

4.如权利要求1所述钻井液用润滑剂的制备方法，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂选Brij系列表面活性剂之一。

5.如权利要求1所述钻井液用润滑剂的制备方法，其特征在于，所述多元醇酯类非离子表面活性剂选Span系列表面活性剂之一。

6.如权利要求4所述钻井液用润滑剂的制备方法，其特征在于，所述Brij系列表面活性剂选Brij30、Brij35、Brij52或Brij72。

7.如权利要求5所述钻井液用润滑剂的制备方法，其特征在于，所述Span系列表面活性剂选Span20、Span40、Span60、Span65或Span80。

8.如权利要求1所述钻井液用润滑剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述组分以22℃-25℃、200-500转/分条件搅拌20-35min。

9.权利要求1所述方法制得的钻井液用润滑剂，其特征在于，所述润滑剂以100重量份计，组分为：液体油相88-99.8份，非离子型表面活性剂0.2-12份；其中：所述液体油相为矿物油或烷烃；所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂或多元醇酯类非离子表面活性剂或其任意比例组合。

10.如权利要求9所述的钻井液用润滑剂，其特征在于，所述润滑剂以100重量份计，组分为：液体油相94-99.5份，非离子型表面活性剂0.5-6份；其中：所述液体油相为矿物油；所述非离子表面活性剂为多元醇酯类非离子表面活性剂。