CN102863946A - 一种抗高温钻井液润滑剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗高温钻井液润滑剂，属石油钻井工程化学剂技术领域，其特征在于其组成为：合成油、主乳化剂、辅乳化剂、抗磨剂、温度稳定剂、纳米材料、水；其中各组分的重量百分比为：合成油：38～40％；主乳化剂：3.6～3.7％；辅乳化剂：1.9～2.0％；抗磨剂：0.8～1.0％；温度稳定剂：0.5～0.8％；纳米材料：0.5～0.6％；水：余量。本发明的润滑剂解决了常规润滑剂在高温作用下，降解严重，在井壁及钻柱表面吸附下降等问题；而其中的纳米材料高温下处于熔化、半熔化或烧结状态，在井壁或金属表面上形成一层纳米润滑膜，使钻井液体系在高温下润滑性更好，具有制备简单、性能稳定、安全环保的特点。
Description
技术领域：
本发明涉及一种抗高温钻井液润滑剂，属石油钻井工程化学剂技术领域。
背景技术：
在钻井过程中，由于存在地温梯度和压力梯度，井眼越深，井筒内的温度和压力就会越来越高。在高温条件下，钻井液中的润滑剂就会发生降解，使其润滑性大幅下降；而伴随着高的地层压力，又必须对钻井液进行加重才能平衡地层压力，因此，若钻井液的润滑性进一步下降，极易发生压差卡钻和粘附卡钻等井下事故；欲要保持钻井液有良好的润滑性，往往要不断地向钻井液中添加各类润滑剂，这不仅增加了钻井液的成本，而且还增加了工作强度。因此，如何解决好钻井液在高温高压条件下的润滑性，是深井、超深井钻井液技术面临的重要问题。
目前国内使用最多、性能最稳定的抗高温钻井液润滑剂主要是矿物油、乳化沥青、氧化沥青等。但大量使用这类润滑剂，不仅会对环境产生严重污染，而且还存在安全隐患；因此，提供一种安全环保的抗高温钻井液润滑剂具有重要的现实意义。
发明内容：
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抗高温钻井液润滑剂，使钻井液体系在高温下的润滑性更好，不影响常规钻井液体系的流变性，具有制备简单、性能稳定、安全环保的特点。
本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的。
本发明所提供的一种抗高温钻井液润滑剂，其组成为：合成油、主乳化剂、辅乳化剂、抗磨剂、温度稳定剂、纳米材料、水；其中各组分的重量百分比为：
合成油：38～40％；
主乳化剂：3.6～3.7％；
辅乳化剂：1.9～2.0％；
抗磨剂：0.8～1.0％；
温度稳定剂：0.5～0.8％；
纳米材料：0.5～0.6％；
水：余量；
所述的合成油为不含苯环的人工合成的10号白油或5号白油；这类合成油闪点高，低毒；可单独使用，也可复合使用；
所述的主乳化剂为吐温80或吐温60；
所述的辅乳化剂为司盘80或司盘60；
所述的抗磨剂为含有抗磨元素S的苯乙烯基硫脲或含P的十二烷基磷酸酯钠盐；可单独使用，也可复合使用；
S与金属滑块磨损表面作用，生成无机润滑膜，而P在摩擦过程中生成磷化合物无机润滑膜，该膜熔点比较低，并且还可以与铁形成低共熔混合物；另外，该剂中的油相也能在井壁或金属表面形成有机膜，摩擦时，这些膜反复生成、磨掉、碾压、累积而成多层复合膜。
所述的温度稳定剂为丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、苯乙烯基硫脲等单体聚合而成；该处理剂抗温可达210℃；可单独使用，也可以与甲酸钠、甲酸钾复配使用；
所述的纳米材料为超细聚四氟乙烯高分子材料；
纳米材料，其颗粒尺寸很小，比表面积很大，这样就大大增加了与其它物质发生吸附反应的机会和程度；另外，纳米材料呈正电性，能与井壁和金属表面产生很强的静电吸附；在摩擦过程中，由于摩擦表面局部温度高，尤其在高温极压情况下，纳米材料微粒处于熔化、半熔化或烧结状态，从而在井壁或金属表面上形成一层纳米润滑膜；该膜不同于一般的润滑膜，它的韧性和抗拉、抗折强度均大大优于一般的高分子和表面活性剂所形成的膜。
本发明所提供的一种抗高温钻井液润滑剂采用常规的乳化方法配制即可。
本发明与现有的技术相比具有如下有益效果：
1、本发明的润滑剂解决了常规润滑剂在高温作用下，降解严重，在井壁及钻柱表面吸附下降等问题；而其中的纳米材料高温下处于熔化、半熔化或烧结状态，在井壁或金属表面上形成一层纳米润滑膜，使钻井液体系在高温下润滑性更好。
2、本发明的润滑剂具有很好的环保性和安全性。
3、本发明的润滑剂制备简单，性能稳定，不影响常规钻井液体系的流变性，并具有降滤失作用。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
室内模拟配制三种现场常用的钻井液体系，评价本发明的润滑剂在这三种钻井液中加量为3％时，在不同温度下热滚16小时后的流变性、滤失性及润滑性。
本发明的润滑剂，其中各组分的重量百分比为：
合成油：38.5％；
主乳化剂：3.6％；
辅乳化剂：2.0％；
抗磨剂：1.0％；
温度稳定剂：0.5％；
纳米材料：0.5％；
水：余量。
1、正电胶钻井液：其中各组分的重量百分比为：
膨润土：4％；正电胶(MMH)：0.5％；聚合物增粘剂(80A51)：0.3％；抗高温聚合物降滤失剂：1.0％；温度稳定剂：0.4％；碳酸钠：0.15％；氢氧化钠：0.1％；水：余量。
2、聚合物钻井液：其中各组分的重量百分比为：
膨润土：4％；聚合物增粘剂(80A51)：0.3％；抑制剂(KPAM)：0.4％；抗高温聚合物降滤失剂：1.0％；温度稳定剂：0.4％；碳酸钠：0.15％；氢氧化钠：0.1％；水：余量。
3、聚磺钻井液：其中各组分的重量百分比为：
膨润土：4％；聚合物增粘剂(80A51)：0.3％；抑制剂(KPAM)：0.4％；抗高温聚合物降滤失剂：0.4％；磺化类降滤失剂：3％；温度稳定剂：0.4％；碳酸钠：0.15％；氢氧化钠：0.1％；水：余量。
抗高温润滑剂对钻井液体系性能影响
注：
AV：钻井液表观粘度，mpa.s
PV：钻井液塑性粘度，mpa.s
YP：钻井液动切力，Pa
Φ3：六速旋转粘度计3转读数，格
FL：中压失水(0.7MPa，室温，30min)，ml
Mf：极压润滑系数，无量纲。
Claims (7)
1.一种抗高温钻井液润滑剂，其特征在于其组成为：合成油、主乳化剂、辅乳化剂、抗磨剂、温度稳定剂、纳米材料、水；其中各组分的重量百分比为：
合成油：38～40％；
主乳化剂：3.6～3.7％；
辅乳化剂：1.9～2.0％；
抗磨剂：0.8～1.0％；
温度稳定剂：0.5～0.8％；
纳米材料：0.5～0.6％；
水：余量。
2.根据权利要求1所述的一种抗高温钻井液润滑剂，其特征在于所述的合成油为不含苯环的人工合成的10号白油或5号白油；可单独使用，也可复合使用。
3.根据权利要求1所述的一种抗高温钻井液润滑剂，其特征在于所述的主乳化剂为吐温80或吐温60。
4.根据权利要求1所述的一种抗高温钻井液润滑剂，其特征在于所述的辅乳化剂为司盘80或司盘60。
5.根据权利要求1所述的一种抗高温钻井液润滑剂，其特征在于所述的抗磨剂为含有抗磨元素S的苯乙烯基硫脲或含P的十二烷基磷酸酯钠盐；可单独使用，也可复合使用。
6.根据权利要求1所述的一种抗高温钻井液润滑剂，其特征在于所述的温度稳定剂为丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、苯乙烯基硫脲聚合而成；可单独使用，也可以与甲酸钠、甲酸钾复配使用。
7.根据权利要求1所述的一种抗高温钻井液润滑剂，其特征在于所述的纳米材料为超细聚四氟乙烯高分子材料。
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