CN103160258B - 一种钻井液用润滑消泡剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种钻井液用润滑消泡剂及其制备方法。它由以下重量百分比的原料制成：脂肪酸30-43%，有机胺15-25%；基础油30-40%；渗透剂2-6%；消泡剂10-15%，与现有技术相比，本发明的有益效果是能同时起到润滑剂和消泡剂的作用，现场操作工序简单，并降低了生产成本。

Description

一种钻井液用润滑消泡剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种钻井液用润滑消泡剂及其制备方法。

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。自80年代以来，我国开展了水平井钻井技术的研究和应用，其中摩阻和扭矩过大是水平井钻井过程中的一个主要不利因素。水平井和定向井钻井过程中，钻柱对斜井段井壁的正向压力一定时，低钻井液润滑系数使钻杆与井壁相对运动时的摩擦阻力更小，可以大大减少钻杆与套管之间的磨损，减少粘附卡钻和钻头泥包的几率，有效提高钻井速度．也同时满足了不断增长的设计套管延伸长度的需要。由于润滑剂是改善钻井液润滑性能、降低摩擦阻力的主要途径，正确使用润滑剂能大幅度提高钻井液的防磨损和润滑性能，因此在钻井过程中，已广泛使用润滑剂来降低摩阻。

在钻井过程中，当钻遇含气地层时，地层中的烃类、CO2、H2S等气体就会扩散或侵入到钻井液中，而循环的钻井液对气泡的产生起到搅拌作用，再加上钻井液处理剂一般都具有表面活性，因此，钻井液常常容易起泡，而且钻井液的粘度、切力越高，起泡后越不容易从地面排出，从而造成气泡积累。钻井液的起泡会对钻井工程带来很多不良影响。首先，钻井液起泡严重时，会使得地面上测得的钻井液密度大幅度降低，从而导致整个液柱压力下降，使泵效降低，同时钻井液的起泡也会使泥浆的润滑性能变差，冷却钻头的效率降低。其次，钻井液起泡会使地表钻井液的粘切上升，流动性能变差，给钻井带来不便。第三，钻井液一旦产生大量气泡，如果处理不及时，轻者会引起井涌，重者将造成井喷、井塌等一系列井下复杂事故。

由于缺乏性能优良的复合型钻井液处理剂，为解决以上问题，通常的处理方式是在钻井液中同时添加润滑剂和消泡剂，存在加量大、成本高、对钻井液流变性影响较大、现场操作工序复杂等缺点。

发明内容

本发明提出了一种钻井液用润滑消泡剂及其制备方法，解决了现有技术中的不足，能同时起到润滑剂和消泡剂的作用，现场操作工序简单，并降低了生产成本。

本发明的技术方案是这样实现的：一种钻井液用润滑消泡剂，它由以下重量百分比的组分制成：植物油30-43%，有机胺15-25%；基础油30-40%；渗透剂2-6%；消泡剂10-15%。

进一步的，它由以下重量百分比的组分制成：植物油32-38%，有机胺16-22%；基础油32-38%；渗透剂3-5%；消泡剂11-14%。

更进一步的，它由以下重量百分比的组分制成：植物油34%，有机胺18%；基础油33%；渗透剂3%；消泡剂12%。

其中，所述植物油为菜籽油、玉米油、花生油、大豆油、橄榄油、芝麻油和葵花籽油中的一种或以任意比例混合的几种。

其中，所述有机胺为二乙烯乙二醇胺。

其中，所述基础油为航空煤油。

其中，所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

其中，所述消泡剂为二甲基硅油。

上述的钻井用润滑消泡剂的制备方法，它包括下列步骤：

（1）将植物油加入反应釜中，在搅拌的条件升温至60-80℃；

（2）向反应釜中加入有机胺，持续搅拌，继续升温至130-150℃，并密闭反应6-10h；

（3）然后向反应釜中加入基础油、渗透剂和消泡剂，持续搅拌，保持温度在70-85℃反应3-5h，即得成品。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明中的润滑消泡剂能同时起到润滑剂和消泡剂的作用，由于具有较低的表面张力，易被液膜表面吸附，取代起泡剂分子；具有较好的润湿性和渗透性，易于在液膜局部铺展，带走靠近表面的液体，使液膜变薄，泡沫易于破裂；具有极好的润滑性，使泡沫易于从液体滑脱出来破裂。可有效提高钻井液润滑性能，减少粘附卡钻；同时通过降低表面张力、破坏界面膜强度等原理消泡，对聚合物体系、轻泥浆体系、聚磺体系的消泡效果尤为明显，具有消泡速度快，抑泡能力强等优点；

（2）不用在施工现场同时添加润滑剂和消泡剂，只需添加本发明中的润滑消泡剂即可，现场操作工序简单；

（3）降低了生产成本，现有技术中需要同时加入润滑剂和消泡剂才可以达到润滑和消泡的效果，润滑剂和消泡剂的加入量均为钻井液重量的1%，而使用本发明中的润滑消泡剂加入量为钻井液重量的0.5%就能达到润滑和消泡要求，在很大的程度上节约了成本。

具体实施方式

下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的其中的几个实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种钻井液用润滑消泡剂，它由以下重量百分比的组分制成：脂肪酸34%，有机胺18%；基础油33%；渗透剂3%；消泡剂12%。

制备5000Kg的钻井液用润滑消泡剂，具体的原料及用量为：玉米油1700Kg，二乙烯乙二醇胺900Kg，航空煤油1650Kg，脂肪醇聚氧乙烯醚150Kg，二甲基硅油600Kg。

上述的钻井用润滑消泡剂的制备方法，它包括下列步骤：

（1）将玉米油加入反应釜中，在搅拌的条件升温至70℃；

（2）向反应釜中加入二乙烯乙二醇胺，持续搅拌，继续升温至140℃，并密闭反应8h；

（3）然后向反应釜中加入航空煤油、脂肪醇聚氧乙烯醚和二甲基硅油，持续搅拌，保持温度80℃反应4h，即得外观为棕色液体的成品。

实施例2：

一种钻井液用润滑消泡剂，它由以下重量百分比的组分制成：脂肪酸32%，有机胺16%；基础油33%；渗透剂5%；消泡剂14%。

制备5000Kg的钻井液用润滑消泡剂，具体的原料及用量为：按重量比1:1混合的菜籽油和花生油的混合油1600Kg，二乙烯乙二醇胺800Kg，航空煤油1650Kg，脂肪醇聚氧乙烯醚250Kg，二甲基硅油700Kg。

上述的钻井用润滑消泡剂的制备方法，它包括下列步骤：

（1）将玉米油加入反应釜中，在搅拌的条件升温至62℃；

（2）向反应釜中加入二乙烯乙二醇胺，持续搅拌，继续升温至135℃，并密闭反应10h；

（3）然后向反应釜中加入航空煤油、脂肪醇聚氧乙烯醚和二甲基硅油，持续搅拌，保持温度75℃反应3.5h，即得外观为棕色液体的成品。

实施例3：

一种钻井液用润滑消泡剂，它由以下重量百分比的组分制成：脂肪酸32%，有机胺16%；基础油38%；渗透剂3%；消泡剂11%。

制备5000Kg的钻井液用润滑消泡剂，具体的原料及用量为：按重量比1：1：2：3：1：5：1混合的菜籽油、花生油、玉米油、大豆油、橄榄油、芝麻油和葵花籽油的混合油1600Kg，二乙烯乙二醇胺800Kg，航空煤油1900Kg，脂肪醇聚氧乙烯醚150Kg，二甲基硅油550Kg。

上述的钻井用润滑消泡剂的制备方法，它包括下列步骤：

（1）将玉米油加入反应釜中，在搅拌的条件升温至78℃；

（2）向反应釜中加入二乙烯乙二醇胺，持续搅拌，继续升温至148℃，并密闭反应6.5h；

（3）然后向反应釜中加入航空煤油、脂肪醇聚氧乙烯醚和二甲基硅油，持续搅拌，保持温度82℃反应3.5h，即得外观为棕色液体的成品。

实施例4：

一种钻井液用润滑消泡剂，它由以下重量百分比的组分制成：脂肪酸42%，有机胺15%；基础油30%；渗透剂2%；消泡剂11%。

制备5000Kg的钻井液用润滑消泡剂，具体的原料及用量为：按重量比3：2：1混合的菜籽油、花生油和葵花籽油的混合油2100Kg，二乙烯乙二醇胺750Kg，航空煤油1500Kg，脂肪醇聚氧乙烯醚100Kg，二甲基硅油550Kg。

上述的钻井用润滑消泡剂的制备方法，它包括下列步骤：

（1）将玉米油加入反应釜中，在搅拌的条件升温至77℃；

（2）向反应釜中加入二乙烯乙二醇胺，持续搅拌，继续升温至133℃，并密闭反应9h；

（3）然后向反应釜中加入航空煤油、脂肪醇聚氧乙烯醚和二甲基硅油，持续搅拌，保持温度73℃反应5h，即得外观为棕色液体的成品。

实施例5：

一种钻井液用润滑消泡剂，它由以下重量百分比的组分制成：脂肪酸33%，有机胺24%；基础油30%；渗透剂3%；消泡剂10%。

制备5000Kg的钻井液用润滑消泡剂，具体的原料及用量为：菜籽油2100Kg，二乙烯乙二醇胺750Kg，航空煤油1500Kg，脂肪醇聚氧乙烯醚100Kg，二甲基硅油550Kg。

上述的钻井用润滑消泡剂的制备方法，它包括下列步骤：

（1）将玉米油加入反应釜中，在搅拌的条件升温至77℃；

（2）向反应釜中加入二乙烯乙二醇胺，持续搅拌，继续升温至133℃，并密闭反应9h；

（3）然后向反应釜中加入航空煤油、脂肪醇聚氧乙烯醚和二甲基硅油，持续搅拌，保持温度73℃反应5h，即得外观为棕色液体的成品。

对实施例1-5中所得的钻井液用润滑消泡剂，进行性能检测，结果如下表1-3所示：

表1实施例1-5中所得的钻井液用润滑消泡剂的表观粘度升高值

表2实施例1-5中所得的钻井液用润滑消泡剂的润滑系数降低率

表3实施例1-5中所得的钻井液用润滑消泡剂的密度恢复率

从上述表1-3中检测的实施例1-5中制备的钻井液用润滑消泡剂的表观粘度升高值、润滑系数降低率和密度恢复率可以看出本发明中的润滑消泡剂可有效提高钻井液润滑性能，能在使用时减少粘附卡钻；同时具有良好的消泡性能，能避免井涌、井喷，甚至井塌事故的发生。

实施例6：

对本发明中的钻井液用润滑消泡剂的性能研究：

（1）钻井液用润滑消泡剂在不同加量时的润滑性能：

在钻井液中加入不同量的润滑消泡剂后具有优良的润滑性，加量在钻井液重量的0.5%时，润滑系数降低率超过80%以上，其适宜加量一般为钻井液重量的0.5-2%。

（2）钻井液用润滑消泡剂在不同加量时的滤失量：

在钻井液中加人不同量的润滑润滑剂，钻井液的滤失量维持不变或略降低。

（3）钻井液用润滑消泡剂在不同加量时的消泡性能：

在钻井液中加入不同量的润滑消泡剂后具有优良的消泡性能，加量在钻井液重量的0.5%时，密度恢复率超过85%以上，其适宜加量一般为钻井液重量的0.5-2%。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种钻井液用润滑消泡剂，其特征在于：它由以下重量百分比的组分制成：植物油32-38％，有机胺16-22％；基础油32-38％；渗透剂3-5％；消泡剂11-14％；所述植物油为菜籽油、玉米油、花生油、大豆油、橄榄油、芝麻油和葵花籽油中的一种或以任意比例混合的几种；所述有机胺为二乙烯乙二醇胺；所述基础油为航空煤油；所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；所述消泡剂为二甲基硅油。

2.根据权利要求1所述的一种钻井液用润滑消泡剂，其特征在于：它由以下重量百分比的组分制成：植物油34％，有机胺18％；基础油33％；渗透剂3％；消泡剂12％。

3.根据权利要求1-2中任意一项所述的一种钻井液用润滑消泡剂的制备方法，其特征在于：它包括下列步骤：

(1)将植物油加入反应釜中，在搅拌的条件升温至60-80℃；

(2)向反应釜中加入有机胺，持续搅拌，继续升温至130-150℃，并密闭反应6-10h；

(3)然后向反应釜中加入基础油、渗透剂和消泡剂，持续搅拌，保持温度在70-85℃反应3-5h，即得成品。