CN101812374B - 改性脂肪酸酯及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用于石油天然气钻井工程中的钻井液处理剂及其生产工艺与应用。改性脂肪酸酯,包括以下重量份的原料:植物脂肪酸1000~2000份、催化剂50~250份、硝酸20~150份、甲醇100~800份、表面活性剂10~100份、生石灰25~100份。所述改性脂肪酸酯作为钻井液用润滑防卡剂的应用。本发明选材成本低,产品制备过程对环境没有污染,润滑性能好,并且不影响油气藏的发现。

Description

改性脂肪酸酯及其制备方法与应用
技术领域:
本发明涉及一种应用于石油天然气钻井工程中的钻井液处理剂及其生产工艺与应用。
背景技术:
在石油天然气钻井工程中,钻井液起着至关重要的作用,其中很重要的一项便是润滑钻头、钻具,提高钻井速度。因此,钻井液润滑剂一直是人们研究的热点。
人工合成及油脂改性制成的钻井液润滑剂从20世纪90年代以来逐渐成为钻井液润滑剂的主流。有的直接用油酸作为钻井液润滑剂,有较好的润滑作用,但在使用中起泡严重,对钻井液的其它性能影响很大,使用后需要对钻井液进行后续处理,给使用者带来极大的不便;有的用棕榈油、棉籽油等植物油改性制成,但凝固点太高,冬天使用极为不便。对极压润滑系数的降低情况,现行使用的产品一般只能达到50%~80%,即使在钻井液中大量添加钻井液润滑剂,仍不能满足复杂井的需要。另外,植物油作为原料制备钻井液润滑剂成本较高,与原油相比,性价比没有优势。因此,到目前为止,在对荧光无要求的生产井施工中仍然大量混入原油用以提高钻井液的润滑性。
发明内容:
针对常规方法采用油酸作为钻井液润滑剂性能不足、采用改性植物油制备钻井液润滑剂价格偏高的实际情况,本发明提供了一种低成本制备高性能钻井液润滑剂及其生产工艺。
本发明提供的技术方案是:
改性脂肪酸酯,包括以下重量份的原料:植物脂肪酸1000~2000份、催化剂50~250份、硝酸20~150份、甲醇100~800份、表面活性剂10~100份、生石灰25~100份。
优选的,所述植物脂肪酸的分子中含有吸附基团。
优选的,催化剂为硫酸、氨基磺酸、对甲苯磺酸中的任意一种或几种组合。
优选的,表面活性剂为OP-10、Span80、Tween 60中的任意一种或几种组合。
所述改性脂肪酸酯的制备方法,包括以下步骤:
(1)选取植物脂肪酸1000~2000份、催化剂50~250份、硝酸20~150份、甲醇100~800份、表面活性剂10~100份、生石灰25~100份备用;
(2)向反应釜内加入植物脂肪酸和由后续工艺中产生的废酸水,加热升温至50~180℃,反应2~8小时后静置1~5小时,分水得精制脂肪酸;
(3)向制备得到的精制脂肪酸中加入硝酸,在反应釜中保持温度为50~120℃反应3~10小时,然后静置1~5小时,分水得去荧光的精制脂肪酸和废酸水;
(4)经去荧光的精制脂肪酸与甲醇在催化剂的作用下,在反应釜中保持温度为50~120℃反应3~20小时,然后静置1~5小时,分水得脂肪酸甲酯和废酸水;
(5)向上述第(4)步中所得的脂肪酸甲酯中加入生石灰和表面活性剂,并搅拌0.5小时,即得成品改性脂肪酸酯。
所述改性脂肪酸酯作为钻井液用润滑防卡剂的应用。
本发明选取植物脂肪酸为原料,对其进行纯化得到精制脂肪酸,加入硝酸降低其荧光级别,加入甲醇在催化剂的催化作用下进行酯化反应,再用表面活性剂对其进行增效处理,即得成品。本发明所述产品改性脂肪酸酯所选用的植物脂肪酸为一种工业用下脚料,降低成本,变废为宝;生产过程中的废酸水可循环利用,对环境没有污染。生产过程中的废水经过处理后,可以应用于其他领域,不会污染环境。产品对环境友好,可应用于海洋钻井等环保要求严格的施工环境。
本发明选取的原料为植物脂肪酸,植物脂肪酸中含有吸附基团,产品分子易吸附于固体表面,在金属、岩石和粘土表面形成较厚的吸附膜,吸附膜在极高的压力条件下耐磨性仍然很强,可以减轻接触面之间的摩擦而降低磨损,能有效地降低钻井液的极压润滑系数和泥饼摩阻系数,具有提高钻井液润滑性和泥饼润滑性的双重功能。室内试验表明,本发明所述的改性脂肪酸酯对钻井液极压润滑系数的降低率可达到95%以上。
本发明选用硝酸对原料进行去荧光处理,在原料分子链上进行亲电加成反应,使分子中的碳碳双键断裂,从而降低产品的荧光级别,使其在利于钻井施工的同时,不影响油气藏的发现。
具体实施方式
改性脂肪酸酯,包括以下重量份的原料:植物脂肪酸1000~2000份、硫酸50~250份、硝酸20~150份、甲醇100~800份、表面活性剂10~100份、生石灰25~100份。其中催化剂为硫酸,表面活性剂为Span80。所述植物脂肪酸的分子中含有吸附基团。
所述改性脂肪酸酯的制备方法,包括以下步骤:
(1)选取上述重量份的原料备用;
(2)向反应釜内加入植物脂肪酸和由后续工艺中产生的废酸水,加热升温至50~180℃,反应2~8小时后静置1~5小时,分水得精制脂肪酸;
(3)向制备得到的精制脂肪酸中加入硝酸,在反应釜中保持温度为50~120℃反应3~10小时,然后静置1~5小时,分水得去荧光的精制脂肪酸和废酸水;
(4)经去荧光的精制脂肪酸与甲醇在催化剂的作用下,在反应釜中保持温度为50~120℃反应3~20小时,然后静置1~5小时,分水得脂肪酸甲酯和废酸水;
(5)向上述第(4)步中所得的脂肪酸甲酯中加入生石灰和表面活性剂,并搅拌0.5小时,即得成品改性脂肪酸酯。
所述改性脂肪酸酯作为钻井液用润滑防卡剂的应用。

Claims (5)

1.改性脂肪酸酯的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)选取植物脂肪酸1000~2000份、催化剂50~250份、硝酸20~150份、甲醇100~800份、表面活性剂10~100份、生石灰25~100份备用;
(2)向反应釜内加入植物脂肪酸和由后续工艺中产生的废酸水,加热升温至50~180℃,反应2~8小时后静置1~5小时,分水得精制脂肪酸;
(3)向制备得到的精制脂肪酸中加入硝酸,在反应釜中保持温度为50~120℃反应3~10小时,然后静置1~5小时,分水得去荧光的精制脂肪酸和废酸水;
(4)经去荧光的精制脂肪酸与甲醇在催化剂的作用下,在反应釜中保持温度为50~120℃反应3~20小时,然后静置1~5小时,分水得脂肪酸甲酯和废酸水;
(5)向上述第(4)步中所得的脂肪酸甲酯中加入生石灰和表面活性剂,并搅拌0.5小时,即得成品改性脂肪酸酯。
2.根据权利要求1所述改性脂肪酸酯的制备方法,其特征在于,所述植物脂肪酸的分子中含有吸附基团。
3.根据权利要求1所述改性脂肪酸酯的制备方法,其特征在于,催化剂为硫酸、氨基磺酸、对甲苯磺酸中的任意一种或几种组合。
4.根据权利要求1所述改性脂肪酸酯的制备方法,其特征在于,表面活性剂为OP-10、Span80、Tween 60中的任意一种或几种组合。
5.根据权利要求1至4任意一项权利要求所述改性脂肪酸酯的制备方法所得改性脂肪酸酯作为钻井液用润滑防卡剂的应用。
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