CN104877652A - 一种润滑剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻井液用的润滑剂，其组成包括：基础油、脂肪酸酯、表面活性剂、消泡剂；其中各组成的质量百分比为：基础油：20～40％；脂肪酸酯：40～60％；表面活性剂：5～10％；消泡剂：3～10％。该润滑剂的制备方法如下：将基础油和脂肪酸酯加入反应釜中，升温至50～80℃，高速搅拌0.5～1h，慢慢加入表面活性剂，高速搅拌0.5～1h，升温至70～100℃，加入消泡剂继续搅拌0.5～1h，冷却，即得。

Description

一种润滑剂及其制备方法

技术领域

本发明属于精细化工领域，尤其涉及一种润滑剂及制备方法。

背景技术

润滑剂是用以降低摩擦阻力、减缓磨损的润滑介质。润滑剂还能起冷却、清洗和防止污染等作用。为了改善润滑性能，在某些润滑剂中可加入合适的添加剂。钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。钻井液又称钻孔冲洗液，按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。清水是使用最早的钻井液，无需处理，使用方便，适用于完整岩层和水源充足的地区。泥浆是广泛使用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。

钻井液需要润滑，一般是润滑井壁的泥饼或是润滑钻井液本身，二者都是为了减少旋转阻力和提拉阻力。如果使用润滑剂，可以减少钻具的扭矩、磨损和疲劳，延长钻头轴承的寿命，相应延长钻具及钻头的使用寿命；可以减少钻柱提升的磨擦阻力，缩短起下钻时间；能用较小的动力转动钻具，节省柴油，延长设备寿命；能预防粘卡，防止钻头泥包。因此，好的钻井液润滑剂对于钻井液来说非常重要。

随着水平井、定向井和大斜度井的不断增多，在石油钻井过程中，经常需要使用大量的钻井液润滑剂，以降低井壁与钻具、钻具与套管之间的摩阻，减少井下复杂情况，提高钻井速度。人们也对此做了大量的研究，例如，公开号为CN102040959A的发明专利申请，公开了一种钻井泥浆润滑剂，由聚丙烯酰胺、粘土、乙醇、氢氧化钠、羧甲基纤维素、絮凝剂P2、水组成。公开号为CN104109509A的专利申请，公开了一种水基钻井液润滑剂的组合物及其制备方法，该润滑剂组合物由苯乙烯单体、基础油、引发剂、乳化剂、交联剂和水组成，各组分质量份为：10.0～50.0份苯乙烯单体，0～10.0份引发剂，0～20.0份乳化剂，0～5.0份交联剂，50.0～250.0份水，80.0～99.0份基础油。将所述质量份的苯乙烯单体、引发剂、乳化剂、交联剂与水，按顺序混合形成反应溶液，在一定反应温度与反应时间下，经乳液聚合得到乳白色乳状液组合物，再将其加入到工业基础油中制得润滑剂组合物，该组合物乳液颗粒的平均粒径为10～70nm。目前所用一般润滑剂，由于具有荧光性，在探井及一些重点井中使用过程中，对地质录井具有较大的影响，严重影响录井工作人员在录井中发现新的油气层；并且目前所用润滑剂具有发泡性能，影响井浆的性能，使钻井液粘度、切力增大，不利于现场钻井液维护处理。因此开发一种低泡、低荧光钻井液用润滑剂具有重要的现实意义。

发明内容

发明目的：本发明提供了一种钻井液用低泡、低荧光润滑剂。

技术方案：所提供润滑剂，其组成为：基础油、脂肪酸酯、表面活性剂、消泡剂；其中各组成的质量百分比为：

基础油：20～40％；脂肪酸酯：40～60％；表面活性剂：5～10％；消泡剂：3～10％。

所述基础油为：5#白油、10#白油、15#白油、石蜡基中性油60SN、石蜡基中性油150SN、石蜡基中性油400SN、石蜡基中性油500SN、石蜡基中性油600SN或石蜡基中性油650SN中的一种或几种以上的混合物。

所述脂肪酸酯为：甘油脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、丙二醇单油酸酯、丙二醇单月桂酸酯、异辛醇脂肪酸酯、十二醇油酸酯、十四醇油酸酯、三乙醇胺油酸酯、油酸甲酯中的一种或几种以上的混合物。

所述表面活性剂为：失水山梨醇脂肪酸酯Span-20、失水山梨醇脂肪酸酯Span-40、失水山梨醇脂肪酸酯Span-60、失水山梨醇脂肪酸酯Span-80、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯Tween-20、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯Tween-40、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯Tween-60、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯Tween-80、脂肪醇聚氧乙烯醚MOA-3、脂肪醇聚氧乙烯醚MOA-4、脂肪醇聚氧乙烯醚MOA-5、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-15的一种或几种以上的混合物。

所述消泡剂为：改性有机硅类消泡剂其主要成分为聚醚改性聚硅氧烷、有机硅、甘油聚醚。

此种润滑剂的制备方法实施步骤如下：

将上述基础油和脂肪酸酯按照配比分别加入反应釜中，升温至50～80℃，高速搅拌0.5～1h，慢慢加入表面活性剂，高速搅拌0.5～1h，升温至70～100℃，加入消泡剂继续搅拌0.5～1h，冷却，即得钻井液用低泡、低荧光润滑剂。

有益效果：(1)本发明的润滑剂荧光级别低，不影响地质录井；

(2)本发明的润滑剂起泡性能低，对井浆性能无不良影响。

具体实施方式：

为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明发明的内容，但本发明的内容不仅限于下面的实施例。

实施例1

将25份150SN、60份甘油脂肪酸酯加入反应釜中，升温至50℃，高速搅拌0.5h，慢慢加入10份Span-80，高速搅拌0.5h，升温至70℃，慢慢加入5份消泡剂有机硅继续搅拌0.5h，冷却，即得钻井液用低泡、低荧光润滑剂1^#。

实施例2

将30份150SN、56份丙二醇单油酸酯加入反应釜中，升温至80℃，高速搅拌0.5h，慢慢加入8份Tween-80，高速搅拌0.5h，升温至100℃，慢慢加入6份消泡剂改性有机硅继续搅拌0.5h，冷却，即得钻井液用低泡、低荧光润滑剂2^#。

实施例3

将30份60SN、56份丙二醇单油酸酯加入反应釜中，升温至70℃，高速搅拌0.5h，慢慢加入8份MOA-4，高速搅拌0.5h，升温至90℃，慢慢加入6份消泡剂甘油聚醚继续搅拌0.5h，冷却，即得钻井液用低泡、低荧光润滑剂3^#。

实施例4

将40份600SN、50份异辛醇脂肪酸酯加入反应釜中，升温至70℃，高速搅拌0.5h，慢慢加入7份AEO-9，高速搅拌0.5h，升温至100℃，慢慢加入3份消泡甘油聚醚剂继续搅拌0.5h，冷却，即得钻井液用低泡、低荧光润滑剂4^#。

实施例5

将40份10^#白油、50份异辛醇脂肪酸酯加入反应釜中，升温至60℃，高速搅拌0.5h，慢慢加入1份AEO-15、6份Span-80高速搅拌0.5h，升温至80℃，慢慢加入3份消泡剂有机硅继续搅拌0.5h，冷却，即得钻井液用低泡、低荧光润滑剂5^#。

实施例6

将25份600SN、15份60SN、50份异辛醇脂肪酸酯加入反应釜中，升温至70℃，高速搅拌0.5h，慢慢加入5份Span-80、2份Tween-80，高速搅拌0.5h，升温至100℃，慢慢加入3份消泡改性有机硅继续搅拌0.5h，冷却，即得钻井液用低泡、低荧光润滑剂6^#。

实施例7

将10份400SN、25份150SN、30份异辛醇脂肪酸酯、25份三乙醇胺油酸酯加入反应釜中，升温至80℃，高速搅拌0.5h，慢慢加入6份Span-80、1份Tween-60，高速搅拌0.5h，升温至100℃，慢慢加入3份消泡剂改性有机硅继续搅拌0.5h，冷却，即得钻井液用低泡、低荧光润滑剂7^#。

实施例8

荧光级别的测定

在洁净烘干的100mL烧杯中加人20mL氯仿，加人1g需测定荧光级别的试样，摇匀、放置、澄清，倒出一部分澄清液于干净试管中，在紫外光仪下观看荧光与相关标准系列(根据用方原油配制的标准系列)对比确定荧光级别，结果见表1。

表1 钻井液用低泡、低荧光润滑剂的荧光级别

实施例9

润滑系数测定

在1L去离子水中加入2.5g Na₂CO₃，在搅拌下缓慢加入50g钻井液用钠土，高速搅拌20min，在密闭容器中养护24h，即得5％淡水基浆。取300mL配制好的5％淡水基浆，加入1％的润滑剂，搅拌5min，即得测试泥浆。采用Fann21200极压润滑仪测试5％基浆及添加润滑剂1％润滑剂试样的润滑系数，并用式1计算出其润滑系数降低率，结果见表2。

$\mathrm{\η}=\frac{\mathrm{\ω}-{\mathrm{\ω}}_1}{\mathrm{\ω}}\×100...\left(1\right)$

式中：

η——润滑系数降低率，单位为百分数(％)；

ω——基浆润滑系数；

ω₁——基浆加样后的润滑系数。

表2 钻井液用低泡、低荧光润滑剂的润滑系数降低率

实施例10

发泡性能测试

在1L去离子水中加入2.5g Na₂CO₃，在搅拌下缓慢加入50g钻井液用钠土，高速搅拌20min，在密闭容器中养护24h，即得5％淡水基浆。取300mL配制好的5％淡水基浆，加入1％的润滑剂，搅拌5min，即得测试泥浆。将300mL泥浆倒入高速搅拌杯中，在11000rpm下高速搅拌5min后，立即倒入500mL量筒中，10sec时读出体积。并用式2计算出起泡率，结果见表3。

$X=\frac{V-300}{300}\×100\%---\left(2\right)$

X——起泡率，％；

V——加样泥浆高速搅拌后的体积，mL。

表3 钻井液用低泡、低荧光润滑剂的起泡率

Claims (6)

1.一种润滑剂，其特征在于包括基础油、脂肪酸酯、表面活性剂和消泡剂；

其中各组成的质量百分比为：基础油20～40％，脂肪酸酯40～60％，表面活性剂5～10％，消泡剂3～10％。

2.如权利要求1所述的润滑剂，其特征在于所述基础油为：5#白油、10#白油、15#白油、石蜡基中性油、石蜡基中性油、石蜡基中性油、石蜡基中性油、石蜡基中性油或石蜡基中性油中的一种或几种的混合物。

3.如权利要求1所述的润滑剂，其特征在于所述脂肪酸酯为：甘油脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、丙二醇单油酸酯、丙二醇单月桂酸酯、异辛醇脂肪酸酯、十二醇油酸酯、十四醇油酸酯、三乙醇胺油酸酯、油酸甲酯中的一种或几种的混合物。

4.如权利要求1所述的润滑剂，其特征在于所述表面活性剂为：失水山梨醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或几种的混合物。

5.如权利要求1所述的润滑剂，其特征在于所述消泡剂为：改性有机硅类消泡剂其主要成分为聚醚改性聚硅氧烷、有机硅或甘油聚醚。

6.一种润滑剂的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：

将基础油和脂肪酸酯加入反应釜中，升温至50～80℃，高速搅拌0.5～1h，慢慢加入表面活性剂，高速搅拌0.5～1h，升温至70～100℃，加入消泡剂继续搅拌0.5～1h，冷却，得到产品。