CN104559971B - 一种钻井液用油基地沟油润滑剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钻井液用油基地沟油润滑剂，包括以下重量百分比的组份：地沟油90%~95%，防腐剂0.1%~0.15%，抗氧剂0.5%～1%，极压添加剂5%~7%，紫外线吸收剂0.1%~0.15%，降凝剂0.5%~1%。本发明以地沟油为基础原料油研制出了钻井液用油基地沟油润滑剂，该润滑剂水溶性好，稳定性强，低荧光，对地质录井无影响，既有效解决了水平井钻井过程中的润滑降扭矩降摩阻难题，又为地沟油的回收再利用提供全新途径，社会效益广泛而深远，具有广阔的推广应用前景。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种钻井液用油基地沟油润滑剂及制备方法。
背景技术
目前，随着油气田水平井开发规模（特别是分支水平井、超长水平井、储气库井等）不断扩大，水平段穿越大段碳质泥岩，水平段不断加长，造成钻具与井壁的摩阻、扭矩大幅增加，导致润滑剂消耗剧增，钻井液成本快速上升。因此，具有低成本、高效、低毒环保特性的润滑剂产品成为发展的主要方向之一。
同时，随着国家对食用废弃油整治力度的加大，不断出台有效措施防止“地沟油”经非法渠道对环境、社会及人身健康造成危害，如何对地沟油进行规模化回收再利用、变废为宝也成为了急需解决的社会问题。
我国可回收地沟油的来源广，具有作为润滑油的基本化学性质，可生物降解，且价格便宜，为研发低成本高润滑性钻井液体系提供了一条有效、全新的途径。目前市场上钻井液用水基润滑剂品种繁多，极少以地沟油单独作为钻井液用润滑剂的基础油，并且价格昂贵，不利于环境保护。
发明内容
本发明的目的是提供一种钻井液用油基地沟油润滑剂，有效解决水平井钻井过程中的润滑降扭矩降摩阻难题，又为地沟油的回收利用提供全新途径，同时又能降低润滑剂制备成本。
本发明的技术方案：
一种钻井液用油基地沟油润滑剂，包括以下重量百分比的组份：地沟油90%~95%，防腐剂0.1%~0.15%，抗氧剂0.5%～1%，极压添加剂5%~7%，紫外线吸收剂0.1%~0.15%，降凝剂0.5%~1%。
所述地沟油基础油为植物油含量为40%~70%，动物油含量为30%~60%的混合油。
所述防腐剂为对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、羟苯丙酯、对羟基苯甲酸丁酯、对羟基苯甲酸异丁酯、4-羟基苯甲酸异丁酯及尼泊尔金甲酯中的一种或几种。
所述抗氧剂为抗氧剂501或硫代二丙酸二硬脂醇酯。
所述极压添加剂为极压添加剂T321或硫化异丁烯。
所述紫外线吸收剂为水杨酸苯酯、紫外线吸收剂UV-P、紫外线吸收剂UV-O、紫外线吸收剂UVP-327中的一种。
所述降凝剂为聚甲基丙烯酸脂或甘油。
本发明还提供了钻井液用油基地沟油润滑剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1）在密闭反应釜中加入90%~95%地沟油，开始搅拌，当反应釜温度达到80℃时，搅拌并加入0.1%~0.15%防腐剂反应40分钟；
步骤2）加入0.5%～1%抗氧剂、5%~7%极压添加剂、0.1%~0.15%紫外线吸收剂搅拌反应20分钟后停止加温搅拌，待晾至常温后加入0.5%~1%降凝剂，常温搅拌10分钟，制得钻井液用油基地沟油润滑剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、本发明以地沟油为基础原料油研制出了钻井液用油基地沟油润滑剂，该润滑剂水溶性好，稳定性强，低荧光，对地质录井无影响，既有效解决了水平井钻井过程中的润滑降扭矩降摩阻难题，又为地沟油的回收再利用提供全新途径，社会效益广泛而深远，具有广阔的推广应用前景。
二、本发明提供的水基钻井液用润滑剂能有效降低泥饼的摩阻系数，所采用的原材料成本低，既能满足钻井施工过程中对润滑剂的要求，又能大幅度降低生产成本，获得良好的经济效益。
三、该地沟油润滑剂低毒、环保，可生物降解，并利于储层保护。可应用于分支水平井、超长水平井、储气库井等，能起到良好的润滑减阻作用。
具体实施方式
实施例1：
一种钻井液用油基地沟油润滑剂，包括以下重量百分比的组份：地沟油90.7%，防腐剂对羟基苯甲酸甲酯0.15%，抗氧剂501为1%，极压添加剂T321为7%，紫外线吸收剂UV-O为0.15%，降凝剂甘油1%。其中，地沟油中植物油含量为40%~70%，动物油含量为30%~60%。极压添加剂T321生产厂家为淄博惠华化工有限公司，抗氧剂501生产厂家为南京隆燕化工有限公司。
本实施例钻井液用油基地沟油润滑剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1）在密闭反应釜中加入90.7%地沟油，开始搅拌，当反应釜温度达到80℃时，搅拌并加入0.15%防腐剂对羟基苯甲酸甲酯反应40分钟；
b、加入1%抗氧剂501、7%极压添加剂T321、0.15%紫外线吸收剂UV-O搅拌反应20分钟后停止加温搅拌，待晾至常温后加入1%降凝剂甘油，常温搅拌10分钟，制得钻井液用油基地沟油润滑剂。
油基地沟油润滑剂润滑性能的评价：
分别量取两份400mL蒸馏水，高速搅拌下分别加入20.0g膨润土(称准至0.01g)，0.8g无水碳酸钠(称准至0.01g)，累计高速搅拌20min，在(25±1)℃下密闭养护24h。取其中一份加入2.0mL试样，两份浆分别高搅10min，按照极压润滑仪仪器说明书分别测定基浆及试样浆的润滑系数，测定条件应完全一致。测试结果见表1：
表1 润滑性实验结果
| 试样 | 润滑系数 | 润滑系数降低率(%) |
| 基浆 | 0.607 | |
| 基浆+0.5%实例1 | 0.031 | 94.9 |
由表1可以看出，由实例1制备出的油基地沟油润滑剂能有效降低基浆润滑系数，润滑系数降低率高达94.9%。
实施例2：
一种钻井液用油基地沟油润滑剂，包括以下重量百分比的组份：地沟油92.3%，防腐剂对羟基苯甲酸丁酯0.1%，抗氧剂501为0.5%，极压添加剂T321为6%，紫外线吸收剂UV-P为0.1%，降凝剂聚甲基丙烯酸脂1%。其中，地沟油中植物油含量为40%~70%，动物油含量为30%~60%。
本实施例钻井液用油基地沟油润滑剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1）在密闭反应釜中加入92.3%地沟油，开始搅拌，当反应釜温度达到80℃时，搅拌并加入0.1%防腐剂对羟基苯甲酸甲酯反应40分钟；
b、加入0.5%抗氧剂501、5%极压添加剂T321、0.1%紫外线吸收剂UV-P搅拌反应20分钟后停止加温搅拌，待晾至常温后加入1%降凝剂甲基丙烯酸脂，常温搅拌10分钟，制得钻井液用油基地沟油润滑剂。
油基地沟油润滑剂润滑性能的评价：
分别量取两份400mL蒸馏水，高速搅拌下分别加入20.0g膨润土(称准至0.01g)，0.8g无水碳酸钠(称准至0.01g)，累计高速搅拌20min，在(25±1)℃下密闭养护24h。取其中一份加入2.0mL试样，两份浆分别高搅10min，按照极压润滑仪仪器说明书分别测定基浆及试样浆的润滑系数，测定条件应完全一致，测试完毕后将以上两份浆放入滚子加热炉内，在150℃下热滚16h，冷却至室温后按照极压润滑仪仪器说明书分别测定基浆及试样浆的润滑系数，测试结果见表2：
表2 润滑性实验结果
| 试样 | 润滑系数 | 润滑系数降低率(%) | 润滑系数(150℃热滚后) | 润滑系数降低率%(150℃热滚后) |
| 基浆 | 0.600 | 0.66 | ||
| 基浆+0.5%实例2 | 0.033 | 94.5 | 0.051 | 92.3 |
由表2可以看出，由实例2制备出的油基地沟油润滑剂能有效降低基浆润滑系数，润滑系数降低率高达94.5%；150℃高温下对实例2制备出的油基地沟油润滑剂的润滑效果影响较小。
实施例3：
一种钻井液用油基地沟油润滑剂，包括以下重量百分比的组份：地沟油91.14%，防腐剂对羟基苯甲酸异丁酯0.13%，抗氧剂硫代二丙酸二硬脂醇酯为0.8%，极压添加剂硫化异丁烯为7%，紫外线吸收剂UV-O为0.13%，降凝剂甘油0.8%。其中，地沟油中植物油含量为40%~70%，动物油含量为30%~60%。
本实施例钻井液用油基地沟油润滑剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1）在密闭反应釜中加入91.14%地沟油，开始搅拌，当反应釜温度达到80℃时，搅拌并加入0.13%防腐剂对羟基苯甲酸甲酯反应40分钟；
步骤2）加入0.8%抗氧剂硫代二丙酸二硬脂醇酯、7%极压添加剂硫化异丁烯、0.13%紫外线吸收剂UV-O搅拌反应20分钟后停止加温搅拌，待晾至常温后加入0.8%降凝剂甘油，常温搅拌10分钟，制得钻井液用油基地沟油润滑剂。
油基地沟油润滑剂润滑性能的评价：
分别量取两份400mL蒸馏水，高速搅拌下分别加入20.0g膨润土(称准至0.01g)，0.8g无水碳酸钠(称准至0.01g)，累计高速搅拌20min，在(25±1)℃下密闭养护24h。取其中一份加入2.0mL试样，两份浆分别高搅10min，按照极压润滑仪仪器说明书分别测定基浆及试样浆的润滑系数，测定条件应完全一致，测试完毕后将以上两份浆放入滚子加热炉内，在150℃下热滚16h，冷却至室温后按照极压润滑仪仪器说明书分别测定基浆及试样浆的润滑系数，测试结果见表3：
表3 润滑性实验结果
| 试样 | 润滑系数 | 润滑系数降低率(%) | 润滑系数(150℃热滚后) | 润滑系数降低率%(150℃热滚后) |
| 基浆 | 0.595 | 0.66 | ||
| 基浆+0.5%实例3 | 0.037 | 93.8 | 0.052 | 92.0 |
由表3可以看出，由实例3制备出的油基地沟油润滑剂能有效降低基浆润滑系数，润滑系数降低率高达93.8%；150℃高温下对实例3制备出的油基地沟油润滑剂的润滑效果影响较小。
实施例4
一种钻井液用油基地沟油润滑剂，包括以下重量百分比的组份：地沟油90.75%，防腐剂尼泊尔金甲酯0.1%，抗氧剂501为1.0%，极压添加剂T321为7%，紫外线吸收剂UV-O为0.15%，降凝剂甘油1.0%。其中，地沟油中植物油含量为40%~70%，动物油含量为30%~60%。
本实施例钻井液用油基地沟油润滑剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1）在密闭反应釜中加入90.75%地沟油，开始搅拌，当反应釜温度达到80℃时，搅拌并加入0.1%防腐剂尼泊尔金甲酯反应40分钟；
步骤2）加入1.0%抗氧剂501、7%极压添加剂T321、0.15%紫外线吸收剂UV-O搅拌反应20分钟后停止加温搅拌，待晾至常温后加入1.0%降凝剂甘油，常温搅拌10分钟，制得钻井液用油基地沟油润滑剂。
油基地沟油润滑剂的测试试验：
本试验模拟井上极限温度下（冬季：-30°、夏季：50°、春季秋季25°）长时间放置后，观测了实例4的润滑剂的稳定性，以6%钠膨润土浆为基浆，评价了本发明实例4的润滑剂润滑减阻性能。
测试1：实施例1的润滑剂样品的稳定性测定
分别将生产样品在-30°、50°、常温25°放置3月后，观察样品稳定性及是否变臭，结果见表4。
表4 稳定性情况
| 编号 | 温度 | 时间 | 外观变化描述 |
| 1 | -30℃ | 3个月 | 冷冻后仍为深棕色均一液体，氧化稳定性良好，无分层、变臭腐败现象。 |
| 2 | 25℃ | 3个月 | 该温度下为深棕色均一液体，氧化稳定性良好，无分层、变臭腐败现象。 |
| 3 | 50℃ | 3个月 | 该温度下为深棕色均一液体，氧化稳定性良好，无分层、变臭腐败现象。 |
测试2：润滑剂润滑减阻性能评价
水化24小时后的6%坂土浆（分淡水浆或NaCl盐水浆）加入0.5%实施例4的润滑剂样品，高搅10分钟后用极压润滑仪进行润滑性能评价，结果见表5。
其中，1号实验清水值为35.0，基浆值为62.5；2号实验清水值为35.0，基浆值为62.5；3号实验清水值为35.0，基浆值为62.5；4号实验清水值为35.0，基浆值为62.5；5号实验清水值为35.0，基浆值为62.5；6号实验清水值为35.0，基浆值为62.5。
表5 润滑剂的润滑减阻性能
其中，1号实验清水值为35.0，基浆值为62.5；2号实验清水值为35.0，基浆值为62.5；3号实验清水值为35.0，基浆值为62.5；4号实验清水值为35.0，基浆值为62.5；5号实验清水值为35.0，基浆值为62.5；6号实验清水值为35.0，基浆值为62.5。
从表1和表2可以看出，实施例4的地沟油润滑剂的各项性能指标均达到现场使用要求，可以交付现场应用。油基地沟油润滑剂的各项性能见表6。
表6 油基地沟油润滑剂的各项性能
| 项目 | 测得的数据及性能 |
| 表观粘度升高值，mPa.s | 1.5 |
| 润滑系数降低率，% | 95.8 |
| 荧光级别 | ＜3 |
| 配伍性 | 与钻井液的其它处理剂能配伍 |
| 稳定性 | 长时间放置后，无分层破乳、无变臭腐败，性能稳定 |
实施例5
一种钻井液用油基地沟油润滑剂，包括以下重量百分比的组份：地沟油93.2%，防腐剂尼泊尔金甲酯0.12%，抗氧剂硫代二丙酸二硬脂醇酯为0.76%，极压添加剂硫化异丁烯为5.0%，紫外线吸收剂UVP-327为0.12%，降凝剂聚甲基丙烯酸脂0.8%。其中地沟油中植物油含量为40%~70%，动物油含量为30%~60%。
本实施例钻井液用油基地沟油润滑剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1）在密闭反应釜中加入93.2%地沟油，开始搅拌，当反应釜温度达到80℃时，搅拌并加入0.12%防腐剂尼泊尔金甲酯反应40分钟；
步骤2）加入0.76%抗氧剂硫代二丙酸二硬脂醇酯、5.0%极压添加剂硫化异丁烯、0.12%紫外线吸收剂UVP-327搅拌反应20分钟后停止加温搅拌，待晾至常温后加入0.8%降凝剂聚甲基丙烯酸脂，常温搅拌10分钟，制得钻井液用油基地沟油润滑剂。
油基地沟油润滑剂润滑性能的评价：
分别量取两份400mL蒸馏水，高速搅拌下分别加入20.0g膨润土(称准至0.01g)，0.8g无水碳酸钠(称准至0.01g)，累计高速搅拌20min，在(25±1)℃下密闭养护24h。取其中一份加入2.0mL试样，两份浆分别高搅10min，按照极压润滑仪仪器说明书分别测定基浆及试样浆的润滑系数，测定条件应完全一致，测试完毕后将以上两份浆放入滚子加热炉内，在150℃下热滚16h，冷却至室温后按照极压润滑仪仪器说明书分别测定基浆及试样浆的润滑系数，测试结果见表7：
表7 润滑性实验结果
| 试样 | 润滑系数 | 润滑系数降低率(%) | 润滑系数(150℃热滚后) | 润滑系数降低率%(150℃热滚后) |
| 基浆 | 0.607 | 0.66 | ||
| 基浆+0.5%实例5 | 0.034 | 94.4 | 0.048 | 92.7 |
由表7可以看出，由实例5制备出的油基地沟油润滑剂能有效降低基浆润滑系数，润滑系数降低率高达94.4%；150℃高温下对实例5制备出的油基地沟油润滑剂的润滑效果影响较小。
实施例6
一种钻井液用油基地沟油润滑剂，包括以下重量百分比的组份：地沟油91.92%，防腐剂4-羟基苯甲酸异丁酯0.13%，抗氧剂501为0.65%，极压添加剂硫化异丁烯为6.2%，紫外线吸收剂UV-P为0.10%，降凝剂甘油1.0%。其中，地沟油中植物油含量为40%~70%，动物油含量为30%~60%。
本实施例钻井液用油基地沟油润滑剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1）在密闭反应釜中加入91.92%地沟油，开始搅拌，当反应釜温度达到80℃时，搅拌并加入0.13%防腐剂4-羟基苯甲酸异丁酯反应40分钟；
步骤2）加入0.65%抗氧剂501、6.2%极压添加剂硫化异丁烯、0.10%紫外线吸收剂UV-P搅拌反应20分钟后停止加温搅拌，待晾至常温后加入1.0%降凝剂甘油，常温搅拌10分钟，制得钻井液用油基地沟油润滑剂。
油基地沟油润滑剂润滑性能的评价：
分别量取两份400mL蒸馏水，高速搅拌下分别加入20.0g膨润土(称准至0.01g)，0.8g无水碳酸钠(称准至0.01g)，累计高速搅拌20min，在(25±1)℃下密闭养护24h。取其中一份加入2.0mL试样，两份浆分别高搅10min，按照极压润滑仪仪器说明书分别测定基浆及试样浆的润滑系数，测定条件应完全一致，测试完毕后将以上两份浆放入滚子加热炉内，在150℃下热滚16h，冷却至室温后按照极压润滑仪仪器说明书分别测定基浆及试样浆的润滑系数，测试结果见表8：
表8 润滑性实验结果
| 试样 | 润滑系数 | 润滑系数降低率(%) | 润滑系数(150℃热滚后) | 润滑系数降低率%(150℃热滚后) |
| 基浆 | 0.591 | 0.65 | ||
| 基浆+0.5%实例6 | 0.036 | 93.9 | 0.051 | 92.2 |
由表8可以看出，由实例6制备出的油基地沟油润滑剂能有效降低基浆润滑系数，润滑系数降低率达93.9%；150℃高温下对实例6制备出的油基地沟油润滑剂的润滑效果影响较小。
本实施例没有具体描述的部分都属于本技术领域的公知常识和公知技术，此处不再一一详细说明。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种钻井液用油基地沟油润滑剂，其特征在于，由以下重量百分比的组份组成：地沟油90%~95%，防腐剂0.1%~0.15%，抗氧剂0.5%～1%，极压添加剂5%~7%，紫外线吸收剂0.1%~0.15%，降凝剂0.5%~1%；
所述地沟油基础油为植物油含量为40%~70%，动物油含量为30%~60%的混合油，所述抗氧剂为抗氧剂501或硫代二丙酸二硬脂醇酯，所述紫外线吸收剂为水杨酸苯酯、紫外线吸收剂UV-P、紫外线吸收剂UV-O、紫外线吸收剂UVP-327中的一种，所述降凝剂为聚甲基丙烯酸脂或甘油，所述防腐剂为对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、羟苯丙酯、对羟基苯甲酸丁酯、对羟基苯甲酸异丁酯、4-羟基苯甲酸异丁酯及尼泊尔金甲酯中的一种或几种，所述极压添加剂为极压添加剂T321或硫化异丁烯。
2.根据权利要求1所述的一种钻井液用油基地沟油润滑剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1）在密闭反应釜中加入90%~95%地沟油，开始搅拌，当反应釜温度达到80℃时，搅拌并加入0.1%~0.15%防腐剂反应40分钟；
步骤2）加入0.5%～1%抗氧剂、5%~7%极压添加剂、0.1%~0.15%紫外线吸收剂搅拌反应20分钟后停止加温搅拌，待晾至常温后加入0.5%~1%降凝剂，常温搅拌10分钟，制得钻井液用油基地沟油润滑剂。
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