CN104830292A - 一种钻井液用低毒低荧光润滑剂及其制备方法 - Google Patents

一种钻井液用低毒低荧光润滑剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钻井液用低毒低荧光润滑剂，由下述组分按重量分数组成：基础油50-90份，乳化剂5-30份，渗透剂2-5份，凝点调节剂1-5份，极压剂2-10份；制备方法为：向反应釜中加入50-90份的基础油，搅拌、升温至40-50℃，再加入5-30份乳化剂进行乳化反应，搅拌1小时后，将温度升至50-60℃，加入2-5份渗透剂搅拌30分钟后再加入2-10份极压剂，继续搅拌30分钟后停止加热，再加入1-5份凝点调节剂，边搅拌边冷却，待冷却至室温后从反应釜中倒出即得。本发明低毒、低荧光、润滑效率高、耐温性能高、不发泡，能够满足大位移井等不同井类对润滑剂的要求。

Description

一种钻井液用低毒低荧光润滑剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及润滑剂领域，特别涉及一种钻井液用润滑剂。
背景技术
随着我国钻井业务的逐步展开，向海洋迈进的步伐逐渐加快，对海洋油气田勘探开发力度的加大，深井、超深井、定向井、大斜度大位移井、水平井、小井眼井和高密度长裸眼井等特殊条件井越来越多，钻探面临的难度将不断加强，钻遇的复杂情况也更加突出，而高效的钻井液润滑剂在保障这些复杂工艺井施工具有十分重要的作用。
目前，大位移井已成为国外海洋石油实现海油陆采及边际油田高效开发的重要手段。现在世界上大位移井的最大位移已长达10000m以上，而国内自主技术与之相比相去甚远，其中除了技术装备上的差距之外，制约我国大位移井发展的就是钻井液技术，而钻井液中的技术瓶颈之一就是没有高效的钻井液用润滑剂。因此，研发一种低毒、荧光级别低、润滑效率高的润滑剂具有重要的现实意义。
近年来，国外对钻井液液体润滑剂的研究，主要是朝着高效低毒、无荧光、对储层无伤害的合成油润滑剂方向发展，而国内润滑剂品种相对单一，主要集中在植物油和矿物油两大类，且一些产品在现场使用过程中存在一些问题如：(1)降摩阻效果差、润滑性能达不到大位移井水平井钻井液的技术要求；(2)钻井液中乳化性能差，出现油水分层；(3)荧光级别高、干扰地质录井；(4)引起钻井液起泡，必须加入大量消泡剂对钻井液进行消泡处理；(5)耐温性能差，尤其是植物油类润滑剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种钻井液用低毒、低荧光、润滑效率高、耐温性能高、不发泡，能够满足大位移井等不同井类的润滑剂及制备方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种钻井液用低毒低荧光润滑剂，由下述组分按重量分数组成：基础油50-90份，乳化剂5-30份，渗透剂2-5份，凝点调节剂1-5份，极压剂2-10份。
进一步地，所述基础油为工业白油或α-烯烃合成油。
进一步地，所述乳化剂为山梨醇脂类乳化剂和烷基酚聚氧乙烯醚类乳化剂中的一种或一种以上的混合物。
进一步地，所述渗透剂为琥珀酸烷基酯磺酸钠、硫酸化蓖麻油、烷基磺酸钠或仲烷基磺酸钠。
进一步地，所述凝点调节剂为聚1,4二噁烷基二羟甲基醇。
进一步地，所述极压剂为氯化石蜡、硫化烯烃或磷酸酯。
一种上述润滑剂的制备方法，方法如下：向反应釜中加入50-90份的基础油，搅拌、升温至40-50℃，再加入5-30份乳化剂进行乳化反应，搅拌1小时后，将温度升至50-60℃，加入2-5份渗透剂搅拌30分钟后，再加入2-10份极压剂，继续搅拌30分钟后停止加热，再加入1-5份凝点调节剂，边搅拌边冷却，待冷却至室温后从反应釜中倒出即得。
本发明提供的一种钻井液用低毒低荧光润滑剂及其制备方法，具有以下优点：
(1)润滑效率高，在泥浆中加量为0.5％时，极压润滑系数降低率≥85％，旨在解决在探井、深井、超深井、水平井、大位移井等井的钻井施工中易出现的卡钻现象。而且，使用效率高，在极低的用量下就能够达到很好的润滑效果，如此也降低了润滑剂加量大对钻井液体系造成的影响。
(2)本产品颜色为黄色至棕黄色，荧光等级低≤3级，不影响录井，十分适合探井作业，对于后期能够正确探明地下储量、避免因判断失误造成重大损失起到重要作用。
(3)本发明耐温性能好，适用温度≥180℃，能够在深井和超深井中很好的解决由于润滑剂不抗高温而引起的性能降低，甚至完全没有降低摩阻的能力。
(4)本产品采用的添加剂均为非发泡化学药剂，不会在搅拌或使用过程中产生大量的泡沫，因此对钻井液的密度和流变等方面的性能不会产生影响。
(5)本发明所采用的原料均为无毒或低毒的化学药剂，不会对环境产生影响，因此，在环境要求高的地区如海洋可以照常使用。
具体实施方式
实施例1一种钻井液用低毒低荧光耐高温高效极压润滑剂
(一)原料配比
由下述组分按重量分数组成：基础油50％，乳化剂30％，渗透剂5％，凝点调节剂5％，极压剂10％。
(二)制备方法
先向反应釜中加入50％的工业白油，搅拌、升温至40-50℃，再加入20％司盘-20和10％OP-7进行乳化反应，搅拌1小时后，将温度升至50-60℃，加入5％琥珀酸烷基酯磺酸钠搅拌30分钟后再加入10％氯化石蜡，继续搅拌30分钟后停止加热，再加入5％聚1,4二噁烷基二羟甲基醇，边搅拌边冷却，待冷却至室温后从反应釜中倒出，即得到本发明的钻井液用低毒低荧光耐高温高效极压润滑剂。
(三)测试实验
钻井液用低毒低荧光高效极压润滑剂的测试实验，如下所示。
测试1：实施例1的润滑剂的润滑系数降低率及荧光级别随加量变化情况测试。
表1润滑剂的在不同加量下润滑系数降低率及荧光级别测定
如表1所示，实施例1润滑剂的润滑效率高，且荧光级别低于3，可以用于探井等荧光级别要求高的钻井作业中。
测试2：实施例1的润滑剂在高温老化前后润滑性能、流变性能及失水造壁性能测试
表2润滑剂在淡水钻井液中的性能
注：基浆配制为5％膨润土+0.2％无水碳酸钠
如表2所示，实施例1润滑剂能够耐180℃高温，对基浆的流变性能、失水造壁性能无不利影响，且几乎不起泡。实施例2一种钻井液用低毒低荧光耐高温高效极压润滑剂
(一)原料配比
由下述组分按重量分数组成：基础油60％，乳化剂25％，渗透剂5％，凝点调节剂5％，极压剂5％。
(二)制备方法
先向反应釜中加入60％的工业白油，搅拌、升温至40-50℃，再加入25％司盘-80进行乳化反应，搅拌1小时后，将温度升至50-60℃，加入5％硫酸化蓖麻油搅拌30分钟后再加入5％的5硫化烯烃，继续搅拌30分钟后停止加热，再加入5％聚1,4二噁烷基二羟甲基醇，边搅拌边冷却，待冷却至室温后从反应釜中倒出，即得到本发明的钻井液用低毒低荧光耐高温高效极压润滑剂。
(三)测试结果
将上述产品进行检测，其荧光等级小于3，0.5％加量时极压润滑系数降低率为88.5％，耐180℃高温，不起泡，且对基浆的其他性能无影响。
实施例3一种钻井液用低毒低荧光耐高温高效极压润滑剂
(一)原料配比
由下述组分按重量分数组成：基础油70％，乳化剂20％，渗透剂3％，凝点调节剂2％，极压剂5％。
(二)制备方法
先向反应釜中加入70％的工业白油，搅拌、升温至40-50℃，再加入20％OP-10进行乳化反应，搅拌1小时后，将温度升至50-60℃，加入3％烷基磺酸钠或仲烷基磺酸钠搅拌30分钟后再加入5％磷酸酯，继续搅拌30分钟后停止加热，再加入2％聚1,4二噁烷基二羟甲基醇，边搅拌边冷却，待冷却至室温后从反应釜中倒出，即得到本发明的钻井液用低毒低荧光耐高温高效极压润滑剂。
(三)测试结果
将上述产品进行检测，其荧光等级小于3，0.5％加量时极压润滑系数降低率为85.2％，耐180℃高温，不起泡，且对基浆的其他性能无影响。
实施例4一种钻井液用低毒低荧光耐高温高效极压润滑剂
(一)原料配比
由下述组分按重量分数组成：基础油60％，乳化剂20％，渗透剂5％，凝点调节剂5％，极压剂10％。
(二)制备方法
先向反应釜中加入60％的α-烯烃合成油，搅拌、升温至40-50℃，再加入10％司盘-80和10％OP-10进行乳化反应，搅拌1小时后，将温度升至50-60℃，加入5％琥珀酸烷基酯磺酸钠搅拌30分钟后再加入10％硫化烯烃，继续搅拌30分钟后停止加热，再加入5％聚1,4二噁烷基二羟甲基醇，边搅拌边冷却，待冷却至室温后从反应釜中倒出，即得到本发明的钻井液用低毒低荧光耐高温高效极压润滑剂。
(三)测试结果
将上述产品进行检测，其荧光等级小于3，0.5％加量时极压润滑系数降低率为89.5％，耐180℃高温，不起泡，且对基浆的其他性能无影响。
实施例5一种钻井液用低毒低荧光耐高温高效极压润滑剂
(一)原料配比
由下述组分按重量分数组成：基础油80％，乳化剂15％，渗透剂2％，凝点调节剂1％，极压剂2％。
(二)制备方法
先向反应釜中加入80％的α-烯烃合成油，搅拌、升温至40-50℃，再加入10％司盘-20和5％OP-10进行乳化反应，搅拌1小时后，将温度升至50-60℃，加入2％琥珀酸烷基酯磺酸钠搅拌30分钟后再加入2％氯化石蜡，继续搅拌30分钟后停止加热，再加入1％聚1,4二噁烷基二羟甲基醇，边搅拌边冷却，待冷却至室温后从反应釜中倒出，即得到本发明的钻井液用低毒低荧光耐高温高效极压润滑剂。
(三)测试结果
将上述产品进行检测，其荧光等级小于3，0.5％加量时极压润滑系数降低率为86.3％，耐180℃高温，不起泡，且对基浆的其他性能无影响。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种钻井液用低毒低荧光润滑剂，其特征在于：由下述组分按重量分数组成：基础油50-90份，乳化剂5-30份，渗透剂2-5份，凝点调节剂1-5份，极压剂2-10份。
2.如权利要求1所述的润滑剂，其特征在于：所述基础油为工业白油或α-烯烃合成油。
3.如权利要求1所述的润滑剂，其特征在于：所述乳化剂为山梨醇脂类乳化剂和烷基酚聚氧乙烯醚类乳化剂中的一种或一种以上的混合物。
4.如权利要求1所述的润滑剂，其特征在于：所述渗透剂为琥珀酸烷基酯磺酸钠、硫酸化蓖麻油、烷基磺酸钠或仲烷基磺酸钠。
5.如权利要求1所述的润滑剂，其特征在于：所述凝点调节剂为聚1,4二噁烷基二羟甲基醇。
6.如权利要求1所述的润滑剂，其特征在于：所述极压剂为氯化石蜡、硫化烯烃或磷酸酯。
7.一种权利要求1所述润滑剂的制备方法，其特征在于：方法如下：向反应釜中加入50-90份的基础油，搅拌、升温至40-50℃，再加入5-30份乳化剂进行乳化反应，搅拌1小时后，将温度升至50-60℃，加入2-5份渗透剂搅拌30分钟后，再加入2-10份极压剂，继续搅拌30分钟后停止加热，再加入1-5份凝点调节剂，边搅拌边冷却，待冷却至室温后从反应釜中倒出即得。
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