CN104232031B - 一种钻井液用松香蜡润滑剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种钻井液用松香蜡润滑剂及其制备方法，该润滑剂由以下重量份的各组分制备：白油10～40份，石蜡10～30份，硬脂酸5～20份，松香10～30份，胺化剂5～15份，乳化剂5～50份，稳定剂0.1～5份，水150～400份。本发明润滑剂中白油具有润滑及分散石蜡的作用，石蜡和松香是主要的润滑剂，硬脂酸和胺化剂反应后具有乳化作用，能形成更加稳定的乳液。松香、石蜡熔融反应，在冷却后，会有一部分凝结固化成细小颗粒，此冷却物有利于石蜡颗粒的分散；因此具有润滑性能稳定，使用中不易发泡和增稠，有效保证使用效果的优点。

Description

一种钻井液用松香蜡润滑剂及其制备方法
技术领域
本发明具体涉及一种钻井液用松香蜡润滑剂及其制备方法。
背景技术
金刚石钻探需要有较高的转数，在深孔钻进时，钻杆、钻具与孔壁的摩擦阻力很大，在冲洗液中加润滑剂，可以减少钻杆、钻具与孔壁的摩擦阻力。从而减少钻具回转时所产生的振动,降低功率消耗；减少钻具的磨损，提高钻头使用寿命。生产中大量使用松香酸钠等阴离子型脂肪酸钠类润滑减阻剂，虽具有良好的润滑性能，在一般地层中显示出较好的作用效果，但其在使用中容易发泡及增稠，影响润滑性能，当遇到污染地层或有污染的水时，由于所含钙镁离子与其中的主要成分脂肪酸钠生成不溶于水的脂肪酸钙和脂肪酸镁沉淀，使润滑性能降低甚至完全失去其原有的润滑性能。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种润滑性能稳定，使用中不易发泡和增稠，有效保证使用效果的钻井液用松香蜡润滑剂。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种钻井液用松香蜡润滑剂，该润滑剂由以下重量份的各组分制备：
白油(矿物油) 10～40份，
石蜡 10～30份，
硬脂酸 5～20份，
松香 10～30份，
胺化剂 5～15份，
乳化剂 5～50份，
稳定剂 0.1～5份，
水 150～400份。
本发明所述的胺化剂由氨水、乙醇胺和氢氧化钠组成，所述的氨水、乙醇胺和氢氧化钠之间的重量配比为3-8:1-3:1。
本发明所述的乳化剂由斯潘80、吐温80、乳化剂OP-10(英文名：Emulsifier OP-10) 及十二烷基苯磺酸钠组成，其中斯潘80、吐温80、乳化剂OP-10(英文名：EmulsifierOP-10)及十二烷基苯磺酸钠之间的重量配比为1-2:0.5-1:0.5-1.5:1。
本发明所述的稳定剂为羧甲基淀粉CMS或羧甲基纤维素CMC或聚丙烯酰胺PAM中的一种。
本发明还提供一种上述钻井液用松香蜡润滑剂的制备方法，具体制备步骤包括：
(1)将胺化剂溶于配方比例中一部分的水中，然后加热到70～80℃备用；
(2)将乳化剂、稳定剂加到配方比例剩余部分的水中备用；
(3)将白油、石蜡、硬脂酸、松香按配方比例加入到反应釜中，然后逐步升温到80～90℃，开始搅拌，待物料全部熔融后加入步骤(1)溶有胺化剂的水，维持温度80～90℃反应1-2小时，然后降温到35-45℃；再加入步骤(2)溶有乳化剂和稳定剂的水，搅拌均匀；
(4)将搅拌均匀的液体送至砂磨机研磨，待石蜡颗粒到达到3～5μm形成稳定的乳液即为成品。
本发明的优点和有益效果：
1.本发明润滑剂中白油具有润滑及分散石蜡的作用，石蜡和松香是主要的润滑剂，硬脂酸和胺化剂反应后具有乳化作用，能形成更加稳定的乳液。松香、石蜡熔融反应，在冷却后，会有一部分凝结固化成细小颗粒，，此冷却物有利于石蜡颗粒的分散。
2.由于金刚石钻探需要有较高的转数,在深孔钻进时,钻杆、钻具与孔壁的摩擦阻力很大,在冲洗液中加润滑剂,可以减少钻杆、钻具与孔壁的摩擦阻力。从而减少钻具回转时所产生的振动,降低功率消耗；减少钻具的磨损,提高钻头使用寿命。生产中大量使用松香酸钠等阴离子型脂肪酸钠类润滑减阻剂,虽具有良好的润滑性能,在一般地层中显示出较好的作用效果,但其在使用中容易发泡及增稠，影响润滑性能，当遇到污染地层或有污染的水时,由于所含钙镁离子与其中的主要成分脂肪酸钠生成不溶于水的脂肪酸钙和脂肪酸镁沉淀,使润滑性能降低甚至完全失去其原有的润滑性能。而本发明的松香蜡润滑剂很好的解决了这些问题，并增加了防塌、护壁性能。石蜡细小颗粒在钻井液中具有防塌、无毒、无荧光、润滑、抑制页岩膨胀分散和保护油气层的作用。石蜡细小颗粒在钻井中，通过在近井壁处形成一个渗透率极低的石蜡屏蔽带，从而有效阻止钻井液中的固相颗粒和滤液进入地层深部,从而起到防塌、无毒、无荧光、润滑、抑制页岩膨胀分散作用。
3.本发明制备过程采用砂磨机替代传统的均质机，具有价格便宜，维修、使用方便， 易于降低成本及规模化生产。综合了松香润滑剂及石蜡乳液润滑剂的优点，解决松香润滑剂的发泡及润滑性能不稳定缺陷，在金刚石钻探中具有润滑和防塌作用，且对泥浆流变性能影响不大。石蜡乳化一般均采用高速搅拌，对设备要求很高，此工艺采用砂磨机，对设备的要求大幅降低，易于生产控制。
具体实施方式
下面通过实施例进一步详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
本发明下述实施例各原料不做特殊说明，均为市售常规原料，其中的砂磨机也为行业常规设备，如上海儒特机电设备有限公司的实验室砂磨机型号RT-0.5，介质采用氧化锆珠等。
实施例1：
步骤一：将胺化剂10份(氨水6份、乙醇胺3份、氢氧化钠1份)溶于150份的水中，加热到70～80℃备用；
步骤二：150份水中加12份span-80、4.5份tween-80、6份op-10乳化剂、7.5份十二烷基苯磺酸钠和2份CMS稳定剂，溶解备用；
步骤三：白油11份、石蜡15份、硬脂酸10份、松香15份依次加入到反应釜中，逐步升温到80～90℃，开搅拌，待物料全部熔融后缓慢加入步骤一备用的溶液水，维持温度反应1.5小时，降温到40℃左右。再加入步骤二的溶液，搅拌均匀。
步骤四：将搅拌均匀的液体送至砂磨机研磨，待石蜡微颗粒达到3～5μm形成稳定的乳液即为成品。
实施例2：
步骤一：将胺化剂15份(氨水9份、乙醇胺3份、氢氧化钠3份)溶于200份的水中，加热到70～80℃备用；
步骤二：200份水中加入将14份span-80、7份tween-80、9份op-10乳化剂、10份十二烷基苯磺酸钠和1份稳定剂-聚丙烯酰胺，溶解备用；
步骤三：白油15份、石蜡20份、硬脂酸20份、松香20份依次加入到反应釜中，逐步升温到80～90℃，开搅拌，待物料全部熔融后缓慢加入步骤一备用的溶液水，维持温度反应1.5小时，降温到40℃左右。再加入步骤二的溶液，搅拌均匀。
步骤四：将搅拌均匀的液体送至砂磨机研磨，待石蜡微颗粒达到3～5μm形成稳定的乳液即为成品。
实施例3：
步骤一：将胺化剂9份(氨水6份、乙醇胺2.2份、氢氧化钠0.8份)溶于100份的水中，加热到70～80℃备用；
步骤二：100份水中加7份span-80、3份tween-80、5份op-10乳化剂、5份十二烷基苯磺酸钠和2份CMC稳定剂，溶解备用；
步骤三：白油8份、石蜡10份、硬脂酸8份、松香15份依次加入到反应釜中，逐步升温到80～90℃，开搅拌，待物料全部熔融后缓慢加入步骤一备用的溶液水，维持温度反应1.5小时，降温到40℃左右。再加入步骤二的溶液，搅拌均匀。
步骤四：将搅拌均匀的液体送至砂磨机研磨，待石蜡微颗粒达到3～5μm形成稳定的乳液即为成品。
表1 本发明实施例产品润滑性能检测数据
产品 润滑剂加量％ 泥饼粘附系数 粘附系数降低率％
基浆 0 0.183
实施例1 1 0.081 56
实施例2 1 0.077 58
实施例3 1 0.082 55
注：基浆为6％钠基膨润土淡水浆，高速搅拌后水化24小时。从上述实验结果可知，本发明的润滑剂具有润滑性能好，使用中不易发泡和增稠，有效保证使用效果的优点。
表2 各单质或市售产品的润滑性能测试结果
产品 润滑剂加量％ 泥饼粘附系数 粘附系数降低率％
基浆 0 0.183
松香蜡 0.5 0.087 52
松香蜡 1.0 0.077 58
松香蜡 2.0 0.075 59
市售石蜡乳液 0.5 0.099 46
市售石蜡乳液 1.0 0.089 51
市售石蜡乳液 2.0 0.086 53
市售松香酸钠 0.5 0.097 47
市售松香酸钠 1.0 0.088 52
市售松香酸钠 2.0 0.082 55
注：基浆为6％钠基膨润土淡水浆，高速搅拌后水化24小时。

Claims (3)

1.一种钻井液用松香蜡润滑剂，其特征在于：该润滑剂由以下重量份的各组分制备：
白油10～40份，
石蜡10～30份，
硬脂酸5～20份，
松香10～30份，
胺化剂5～15份，
乳化剂5～50份，
稳定剂0.1～5份，
水 150～400份；所述的胺化剂由氨水、乙醇胺和氢氧化钠组成，所述的氨水、乙醇胺和氢氧化钠之间的重量配比为3-8:1-3:1；所述的稳定剂为羧甲基淀粉或羧甲基纤维素或聚丙烯酰胺中的一种。
2.根据权利要求1所述的钻井液用松香蜡润滑剂，其特征在于：所述的乳化剂由斯潘80、吐温80、乳化剂OP-10及十二烷基苯磺酸钠组成，其中斯潘80、吐温80、乳化剂OP-10及十二烷基苯磺酸钠之间的重量配比为1-2:0.5-1:0.5-1.5:1。
3.根据权利要求1所述的钻井液用松香蜡润滑剂的制备方法，其特征在于：具体制备步骤包括：
（1）将胺化剂溶于配方比例中一部分的水中，然后加热到70～80℃备用；
（2）将乳化剂、稳定剂加到配方比例剩余部分的水中备用；
（3）将白油、石蜡、硬脂酸、松香按配方比例加入到反应釜中，然后逐步升温到80～90℃，开始搅拌，待物料全部熔融后加入步骤（1）溶有胺化剂的水，维持温度80～90℃反应1-2小时，然后降温到35-45℃；再加入步骤（2）溶有乳化剂和稳定剂的水，搅拌均匀；
（4）将搅拌均匀的液体送至砂磨机研磨，待石蜡颗粒到达到3～5µm形成稳定的乳液即为成品。
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