CN102851004A - 钻井液用生物降解润滑剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石油钻井液用润滑剂技术领域，是一种钻井液用生物降解润滑剂及其制备方法；钻井液用生物降解润滑剂：按重量份数含有原料油70份至90份、低碳醇8份至15份、催化剂0.5份至3份、表面活性剂3份至15份。钻井液用生物降解润滑剂的制备方法，按下述步骤进行：第一步：将原料油、低碳醇和催化剂加入反应器中在40℃至90℃的温度下进行酯交换反应和回流反应2小时至5小时。本发明通过原料油、低碳醇、催化剂和表面活性剂的配合使用，实现增强钻井液润滑性能的目的，具有性能稳定、低温流动性好、无毒、易生物降解和对环境污染小，减少了卡钻事故的发生，降低了钻井生产成本。

Description

钻井液用生物降解润滑剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油钻井液用润滑剂技术领域，是一种钻井液用生物降解润滑剂及其制备方法。
背景技术
钻井液是一种在钻井过程中具有携带钻屑、冷却润滑钻头、平衡地层压力、保护井壁稳定及保护油层不受伤害等多种作用的工作流体，其性能直接影响到钻井效率、井下安全和成本控制，是钻井工程技术的重要组成部分。
钻井液润滑剂是一种重要的钻井液化学处理剂，它的作用是改善钻井液润滑性，降低井壁与钻具之间的摩擦，降低钻柱旋转扭矩和起下钻阻力，从而减少卡钻事故的发生。近年来，由于钻井技术的发展，特别是大斜度、大位移定向井和海上定向井钻井技术的发展，对钻井液润滑性能提出了更高的要求。
现用润滑剂多采用矿物油调配而成，由于矿物润滑剂的生物降解性差，对环境污染严重，随着人类环保意识的不断增强，对润滑剂的环境要求也越来越高，迫切需要开发新一代环境友好润滑剂。
生物降解润滑剂的基础油有聚醚、合成脂和植物油。聚醚是环氧乙烷、环氧丙烷或其混合物的聚合物，具有良好的润滑性能、高闪点、高粘度指数、低倾点、抗燃等优点，但有一定的毒性，其生物降解性与分子结构及分子量有很大关系，同时可溶于水，其润滑性能受到限制。可用作生物降解润滑剂基础油的合成脂类是多元醇脂、双脂及其复合脂，具有良好的氧化稳定性、低温流动性和润滑性能，无毒，生物降解性好，但其价格昂贵，因此限制了合成脂类在生物降解润滑剂中的大规模使用。植物油作为生物降解润滑剂基础油的优势在于：良好的润滑性能、挥发度低、工艺处理能耗低、环境扩散少、价廉、资源可再生、无毒、生物降解性好。植物油已成为可生物降解润滑剂基础油的首选，但植物油的热氧化稳定性、水解安定性及低温流动性较差。
发明内容
本发明提供了一种钻井液用生物降解润滑剂及其制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有矿物润滑剂和生物降解润滑剂不能满足大斜度、大位移定向井和海上定向井钻井技术发展要求的问题。
本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种钻井液用生物降解润滑剂：按重量份数含有原料油70份至90份、低碳醇8份至15份、催化剂0.5份至3份、表面活性剂3份至15份。
下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：
上述低碳醇为甲醇或乙醇。
上述催化剂为氢氧化钠或氢氧化钾或甲醇钠或乙醇钠。
上述表面活性剂为司盘-80、吐温-80和OP-10中的一种或一种以上组合物。
上述原料油为植物油或动物油或餐饮垃圾油。
上述植物油为菜籽油或葵花籽油或棉籽油或大豆油或蓖麻油。
上述动物油为猪油或羊油或牛油。
上述餐饮垃圾油为地沟油。
本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种钻井液用生物降解润滑剂的制备方法：按下述步骤进行：第一步：将所需要量的原料油、低碳醇和催化剂加入反应器中在40℃至90℃的温度下进行酯交换反应和回流反应2小时至5小时；第二步：用盐酸将反应产物的pH值调整为7至7.5；第三步：加入所需要量的表面活性剂并搅拌30分钟至60分钟，冷却后即得钻井液用生物降解润滑剂。
本发明通过原料油、低碳醇、催化剂和表面活性剂的配合使用，实现增强钻井液润滑性能的目的，具有性能稳定、低温流动性好、无毒、易生物降解和对环境污染小，减少了卡钻事故的发生，降低了钻井生产成本。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
实施例1，该钻井液用生物降解润滑剂按重量份数含有原料油70份至90份、低碳醇8份至15份、催化剂0.5份至3份、表面活性剂3份至15份。
实施例2，该钻井液用生物降解润滑剂按重量份数含有原料油70份、低碳醇8份、催化剂0.5份、表面活性剂3份。
实施例3，该钻井液用生物降解润滑剂按重量份数含有原料油90份、低碳醇15份、催化剂3份、表面活性剂15份。
实施例4，该钻井液用生物降解润滑剂按重量份数含有原料油70份、低碳醇15份、催化剂0.5份、表面活性剂15份。
实施例6，该钻井液用生物降解润滑剂按重量份数含有原料油90份、低碳醇8份、催化剂3份、表面活性剂3份。
在上述实施例中，可根据需要进行如下的选择：
低碳醇为甲醇或乙醇。
催化剂为氢氧化钠或氢氧化钾或甲醇钠或乙醇钠。
表面活性剂为司盘-80、吐温-80和OP-10中的一种或一种以上组合物。
原料油为植物油或动物油或餐饮垃圾油。
植物油为菜籽油或葵花籽油或棉籽油或大豆油或蓖麻油。
动物油为猪油或羊油或牛油。
餐饮垃圾油为地沟油。
上述实施例按下述制备方法得到钻井液用生物降解润滑剂：第一步：将所需要量的原料油、低碳醇和催化剂加入反应器中在40℃至90℃的温度下进行酯交换反应和回流反应2小时至5小时；第二步：用盐酸将反应产物的pH值调整为7至7.5；第三步：加入所需要量的表面活性剂并搅拌30分钟至60分钟，冷却后即得钻井液用生物降解润滑剂。
上述实施例1所得钻井液用生物降解润滑剂的润滑性能测试过程如下：
按重量份在100份基浆中加入1份上述实施例所得钻井液用生物降解润滑剂得到测试液，将测试液放入滚子加热炉内在120℃温度下滚动16h后冷却至室温,用极压润滑仪分别对基浆、滚动前的测试液和滚动后的测试液的润滑性能进行了测定, 润滑性能测定数据见下。
 
试样 润滑系数（滚动前） 润滑系数降低率（%） 润滑系数（在120℃滚动16h后）
基浆 0.485至0.522    
测试液 0.053至0.065 86.6至89.84 0.055至0.068
由上表 可以看出, 上述实施例所得钻井液用生物降解润滑剂能有效增强基浆的润滑性能, 滚动前的测试液的润滑系数较基浆的润滑系数降低了86.6 %至88 % ，同时还可看出, 滚动前的测试液的润滑系数和滚动后的测试液的润滑系数相差不大，说明在120℃内温度对滚动前的测试液和滚动后的测试液的润滑性能影响不大。

Claims (10)

1.一种钻井液用生物降解润滑剂，其特征在于按重量份数含有原料油70份至90份、低碳醇8份至15份、催化剂0.5份至3份、表面活性剂3份至15份。
2.根据权利要求1所述的钻井液用生物降解润滑剂，其特征在于低碳醇为甲醇或乙醇。
3.根据权利要求1或2所述的钻井液用生物降解润滑剂，其特征在于催化剂为氢氧化钠或氢氧化钾或甲醇钠或乙醇钠。
4.根据权利要求1或2所述的钻井液用生物降解润滑剂，其特征在于表面活性剂为司盘-80、吐温-80和OP-10中的一种或一种以上组合物。
5.根据权利要求3所述的钻井液用生物降解润滑剂，其特征在于表面活性剂为司盘-80、吐温-80和OP-10中的一种或一种以上组合物。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的钻井液用生物降解润滑剂，其特征在于原料油为植物油或动物油或餐饮垃圾油。
7.根据权利要求6所述的钻井液用生物降解润滑剂，其特征在于植物油为菜籽油或葵花籽油或棉籽油或大豆油或蓖麻油。
8.根据权利要求6或7所述的钻井液用生物降解润滑剂，其特征在于动物油为猪油或羊油或牛油。
9.根据权利要求6或7或8所述的钻井液用生物降解润滑剂，其特征在于餐饮垃圾油为地沟油。
10.一种根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的钻井液用生物降解润滑剂的制备方法，按下述步骤进行：第一步：将所需要量的原料油、低碳醇和催化剂加入反应器中在40℃至90℃的温度下进行酯交换反应和回流反应2小时至5小时；第二步：用盐酸将反应产物的pH值调整为7至7.5；第三步：加入所需要量的表面活性剂并搅拌30分钟至60分钟，冷却后即得钻井液用生物降解润滑剂。
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