CN104178093A - 抗高硬水的润滑钻井液的制备方法 - Google Patents

抗高硬水的润滑钻井液的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种抗高硬水的润滑钻井液的制备方法，包括a、加热混合通式为R-NH2的伯胺混合物和盐酸溶液，得到混合伯胺盐，其中伯胺混合物的通式R-NH2中，R为碳原子数大于等于12且小于等于18的直链烷烃或烯烃，伯胺混合物与盐酸溶液中盐酸的物质的量的比为1:0.25~0.3；b、向每吨抗高硬水润滑钻井液的施工现场用水中添加5~10公斤混合伯胺盐，并搅拌均匀。抗高硬水润滑钻井液与施工现场用水具有较好的兼容性，依靠其中伯胺混合物与钻杆和孔壁产生化学吸附，起到减少孔内阻力和降低金刚石钻头磨损的功效。

Description

抗高硬水的润滑钻井液的制备方法
技术领域
本发明涉及一种润滑钻井液的制备方法，尤其涉及一种用于钻井现场施工用水的水质硬度高时，润滑钻井液的制备方法。
背景技术
在地质钻探中，普遍采用金刚石钻头钻进坚硬岩石，为了提高钻进效率和延长钻头寿命，必须使用润滑钻井液（含表面活性剂成分）。当钻井现场的钻探用水硬度偏高时（>150ppm），水中大量Ca2+、Mg2+等阳离子与润滑钻井液体系中的部分阴离子发生反应生成大量不溶性的钙、镁盐，这些钙、镁盐沉降于钻头的工作面上，由此降低润滑钻井液的润滑性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗高硬水的润滑钻井液的制备方法，以降低钻井现场用水中硬水对润滑钻井液润滑性能的影响。
本发明提供了一种抗高硬水的润滑钻井液的制备方法，包括a、加热混合通式为R-NH2的伯胺混合物和盐酸溶液，得到混合伯胺盐，其中伯胺混合物的通式R-NH2中，R为碳原子数大于等于12且小于等于18的直链烷烃或烯烃，伯胺混合物与盐酸溶液中盐酸的物质的量的比为1:0.25~0.3；b、向每吨抗高硬水润滑钻井液的施工现场用水中添加5~10公斤混合伯胺盐，并搅拌均匀。
抗高硬水润滑钻井液与施工现场用水中的Ca2+、Mg2+具有较好的兼容性，具有优良的润滑性能。当使用在抗高硬水润滑钻井液钻孔中循环时，不溶于水的钙、镁盐能稳定弥散在硬水中。抗高硬水润滑钻井液依靠其中伯胺混合物与钻杆和孔壁产生化学吸附，起到减少孔内阻力和降低金刚石钻头磨损的功效。
在抗高硬水润滑钻井液的制备方法的再一种示意性的实施方式中，盐酸溶液的质量百分比为30%。
在抗高硬水润滑钻井液的制备方法的另一种示意性的实施方式中，步骤a中伯胺混合物与盐酸溶液的加热温度为30~50℃，且混合搅拌0.5~1小时。
下文将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施例，对抗高硬水润滑钻井液的制备方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现结合以下实施例说明本发明的具体实施方式。
实施例一。
原料：
盐酸溶液，由市购的工业纯浓盐酸使用蒸馏水稀释至浓度为30%（质量分数）；
十二伯胺、十八伯胺混合物（在混合物中的比例为1:2.5），市购，其通式为R-NH2，且R为碳链上碳原子数大于等于12且小于等于18的直链烷烃；和
钻井现场施工用水，测得其硬度为160ppm。
方法：
取伯胺混合物和盐酸溶液，使得伯胺混合物和盐酸的物质的量比为1:0.25；
混合伯胺混合物和盐酸溶液，加热搅拌0.5小时，且加热温度为30℃，在此过程中，伯胺混合物中有25%的伯胺混合物和盐酸溶液的反应生成伯胺盐，反应方程为：                                                ； 
由伯胺混合物中未参与上述反应的伯胺混合物与上述反应生成的伯胺盐，制到混合伯胺盐；
将制备好的混合伯胺盐以1：200的质量比添加到钻井施工现场用水中搅拌均匀，制得抗高硬水的润滑钻井液。
用EP-2极压润滑仪，测试钻井液的润滑性，当钻井现场用水硬度高时，使用普通的润滑钻井液，测得摩阻系数为0.48；使用本实施例的抗高硬水润滑钻井液，测得摩阻系数为=0.21 。
其中，摩阻系数越高，表明润滑钻井液的润滑效果越差。
混合伯胺中仅25%转变为伯胺盐，这部分伯胺盐会乳化余下75%的伯胺混合物，成为一种呈阳离子特征的乳化液。抗高硬水润滑钻井液与施工现场用水中的Ca2+、Mg2+具有较好的兼容性，具有优良的润滑性能。当使用在抗高硬水润滑钻井液钻孔中循环时，不溶于水的钙、镁盐能稳定弥散在硬水中。抗高硬水润滑钻井液依靠其中75%的伯胺混合物与钻杆和孔壁产生化学吸附，起到减少孔内阻力和降低金刚石钻头磨损的功效。
实施例二。
原料：
盐酸溶液，由市购的工业纯浓盐酸使用蒸馏水稀释至浓度为30%（质量分数）；
十二伯胺、十八伯胺混合物（在混合物中的比例为1:2.5），市购，其通式为R-NH2，且R为碳链上碳原子数大于等于12且小于等于18的直链烷烃；和
钻井现场施工用水，测得其硬度为160ppm。
方法：
取伯胺混合物和盐酸溶液，使得伯胺混合物和盐酸的物质的量比为1:0.3；
混合伯胺混合物和盐酸溶液，加热搅拌1小时，且加热温度为40℃，在此过程中，伯胺混合物中有30%的伯胺混合物和盐酸溶液的反应生成伯胺盐，反应方程为：；
由伯胺混合物中未参与上述反应的伯胺混合物与上述反应生成的伯胺盐，制到混合伯胺盐；
将制备好的混合伯胺盐以1：150的质量比添加到钻井施工现场用水中搅拌均匀，制得抗高硬水的润滑钻井液。
润滑钻井液润滑效果的评价
仪器：采用EP-2极压润滑仪测试钻井液的润滑性。
对于钻井现场的钻探用水硬度高时，使用普通的润滑钻井液，测得摩阻系数为0.48。
对于钻井现场的钻探用水硬度高时，使用抗高硬水润滑钻井液，测得摩阻系数为=0.17。
实施例三。
原料：
盐酸溶液，由市购的工业纯浓盐酸使用蒸馏水稀释至浓度为30%（质量分数）；
十二伯胺、十八伯胺混合物（在混合物中的比例为1:2.5），市购，其通式为R-NH2，且R为碳链上碳原子数大于等于12且小于等于18的直链烷烃；和
钻井现场施工用水，测得其硬度为160ppm。
方法：
取伯胺混合物和盐酸溶液，使得伯胺混合物和盐酸的物质的量比为1:0.3；
混合伯胺混合物和盐酸溶液，加热搅拌1小时，且加热温度为50℃，在此过程中，伯胺混合物中有30%的伯胺混合物和盐酸溶液的反应生成伯胺盐，反应方程为：；
由伯胺混合物中未参与上述反应的伯胺混合物与上述反应生成的伯胺盐，制到混合伯胺盐；
将制备好的混合伯胺盐以1：100的质量比添加到钻井施工现场用水中搅拌均匀，制得抗高硬水的润滑钻井液。
润滑钻井液润滑效果的评价
仪器：采用EP-2极压润滑仪测试钻井液的润滑性。
对于钻井现场的钻探用水硬度高时，使用普通的润滑钻井液，测得摩阻系数为0.48。
对于钻井现场的钻探用水硬度高时，使用抗高硬水润滑钻井液，测得摩阻系数为=0.14。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.  抗高硬水的润滑钻井液的制备方法，包括：
a、加热混合通式为R-NH2的伯胺混合物和盐酸溶液，得到混合伯胺盐，其中所述伯胺混合物的通式R-NH2中，R为碳原子数大于等于12且小于等于18的直链烷烃或烯烃，所述伯胺混合物与所述盐酸溶液中盐酸的物质的量的比为1:0.25~0.3；
b、向每吨所述抗高硬水润滑钻井液的施工现场用水中添加5~10公斤所述混合伯胺盐，并搅拌均匀。
2.  如权利要求1所述的抗高硬水润滑钻井液的制备方法，其中所述盐酸溶液的质量百分比为30%。
3.  如权利要求1所述的抗高硬水润滑钻井液的制备方法，其中步骤a中所述伯胺混合物与所述盐酸溶液的加热温度为30~50℃，且混合搅拌0.5~1小时。
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