CN105505347A

CN105505347A - 一种合成基钻井液基础油

Info

Publication number: CN105505347A
Application number: CN201410488561.0A
Authority: CN
Inventors: 杨智中; 黄冬; 逯贵广
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Research Institute of Nanjing Chemical Industry Group Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Research Institute of Sinopec Nanjing Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2014-09-23
Filing date: 2014-09-23
Publication date: 2016-04-20

Abstract

本发明涉及钻井作业时使用的基础油，是一种环保低毒、安全性高、低温流动性好的合成基钻井液基础油。合成基钻井液基础油，它是由费托合成油和非传统石油衍生的精细化学品基础油的混合而成，含有至少35%质量分数的9至20碳原子的多种正构烷烃，含有至少60%质量分数的9至20碳原子的多种支链或环状烷烃，含有少于0.5%质量分数的芳烃。合成基钻井液基础油在40℃的运动粘度<b>为</b>2～3mm²/s之间，倾点在-10～-30℃之间，闭口闪点为50～80℃之间。

Description

一种合成基钻井液基础油

技术领域

本发明涉及钻井液的基础油，具体地说，是一种全油或逆乳化合成基钻井液基础油。

背景技术

油基钻井液用于钻探油气资源已有几十年的历史，针对高水敏性的地下岩层尤其如此，它可以避免水基钻井液体系易于出现的水迁移至钻探岩层的问题，不会出现因岩层不稳定而导致井眼崩溃和损坏的情况。以前油基钻井液使用的基础油如原油、柴油有毒且生物降解性低。就环保和安全而言，显然是不让人满意的。尤其在海上钻探，包裹着油基钻井液的钻屑在排入海底时必然会海洋生物带来不利的影响。因此衍生自石油的油类都不是理想的钻井液中的基础油。目前使用较多的白油改善了毒性问题，但易出现较高的运动粘度，同时价格与柴油比昂贵。但以柴油、白油为基础配制的钻井液体系流变性能仍不稳定，在低温情况下表观粘度急剧增大，易致使循环泵压力过大，影响钻井作业的正常运行。

到了20世纪90年代，随着对环保要求越来越严苛，在海洋钻井中，出现了一类新的钻井液—合成基钻井液。合成基钻井液能解决水基钻井液不能满足井下复杂情况的性能要求，油基钻井液和白油基钻井液不能满足环境保护要求的问题。

基础油是配制合成基钻井液的主要成分，其性能指标决定了钻井液的绝大部分性能指标，例如闪点、运动粘度和倾点等。基础油可分为酯类、醚类、烯烃类、气制油煤制油四种，但上述基础油因成分单一易造成性能单一，或多或少具有些许缺点，也就是说以上基础油不能兼具闪点高、低高温运动粘度变化小和倾点低等多重优点。

合成基础油是指用化学合成的方法制备出来预先设计的具有特定结构和性能的油品，例如聚α烯烃。费托合成油品是由一氧化碳和氢气反应得到烃混合物组成的合成油，通过对合成油进行加氢处理、分馏可制造煤油、轻质油、蜡等液体燃料及其他产品。通过费托合成的合成油含有较多正链烷烃，具有倾点高、缺乏流动性的特点，在低温下不能用泵正常输送。使用倾点降凝剂对提高费托合成的合成油低温流动性作用不大，同时会有些许副作用产生，例如毒性增加、闪点降低。另外有可能造成整个逆乳化钻井液的稳定性降低。因此加入一些具有降低倾点、提高闪点的特殊基础油来提供整个基础油的综合性能是一个非常好的选择。

发明内容

本发明旨在提供一种合成基钻井液基础油，是包含费托合成油和非传统石油衍生的精细化学品基础油的混合物。它具有低毒、良好的生物降解性和高粘度指数等特点。本发明另一个目的是提供了一种不昂贵的基础油配方，以便用于现场油基、合成基钻井液体系。

本发明的基础油是一种包含费托合成油和非传统石油衍生的精细化学品基础油的混合物。

所述费托合成油含有至少70%的9至20碳原子的多种正构烷烃，至少20%的9至20碳原子的支链烷烃，少于10%的9至20碳原子的环烷烃，0～0.5%的9至20碳原子的芳烃。

所述费托合成油在基础油混合物中的质量分数为40%～60%。

所述精细化学品基础油含有至少40%的9至20碳原子的多种异构烷烃，另外含有至少50%的9至20碳原子的多种环状烷烃，少于10%的9至20碳原子的环烷烃，0～0.5%的9至20碳原子的芳烃。

所述精细化学品基础油在基础油混合物中的质量分数为40%-60%。

本发明合成基钻井液基础油在40℃的运动粘度为2～3mm²/s之间，倾点在-10～-30℃之间，闭口闪点为50～80℃之间。

生物降解性是基础油的一个极其重要的性能，所以优选含有高比例的正构烷烃的基础油，支链和环烷烃被细菌分解的速度没有正构烷烃快。基础油的毒性与芳烃含量息息相关，为了降低毒性，混合物中的芳烃要尽可能低，芳烃含量为0～0.5%，优选为0～0.2%。

费托合成的基础油含有较低的环烷烃，因为该转化主要生成线性的碳链，由费托合成生成的油品来生成本发明的基础油是优选的，同时含有很少的芳烃、硫化物、含氮化物。基础油钻井液的倾点也是一个重要的指标，它反映钻井液在配制、储存、运输和使用过程究竟能在多低的温度下用泵输送。为了防止油基钻井液着火或爆炸，所用的基础油必须具有较高的闪点。而非传统石油衍生的精细化学品基础油可以弥补这些费托合成的基础油所不具备的特性。

用于本发明的费托合成油可以购得，可以通过异构化、精馏切割制得，也可以通过费托反应制得；精细化学品基础油可以购得。

本发明的合成基钻井液基础油具有以下优点：

1）低温流动性好。

2）储存、使用的安全性高。

3）芳烃含量低，环保、生物降解性好。

具体实施方式

以下实施例是对本发明的进一步说明，不对本发明内容进行限制。因此在本发明基本上的任何修改或同义词替换等，均在本发明的保护范围之内。

实例1

将50g精细化学品基础油A添加到50g费托合成油B中，少许搅拌得油品1，待测定。

表1油品1性能

性能	参数
		密度（20℃）/(g/cm³)	0.80
运动粘度（40℃）/(mm²/s)	2.01
		闭口闪点/℃	66
倾点/℃	-21
		芳香烃含量/%	0.1

表2油品族组成

实例2

将50.4g精细化学品基础油A添加到50g费托合成油B中，少许搅拌得油品2，待测定。

表3油品2性能

性能	参数
		密度（20℃）/(g/cm³)	0.81
运动粘度（40℃）/(mm²/s)	2.04
		闭口闪点/℃	67
倾点/℃	-21
		芳香烃含量/%	0.2

表4油品2族组成

Claims

1.一种用于合成基钻井液的基础油，其特征在于包含费托合成油和非传统石油衍生的精细化学品基础油的混合物。

2.根据权利要求1所述的合成基钻井液的基础油，的，其特征在于所述费托合成油含有至少70%质量分数的9至20碳原子的多种正构烷烃，含有至少20%质量分数的9至20碳原子的支链烷烃，含有少于10%质量分数的9至20碳原子的环烷烃，含有0～0.5%质量分数的9至20碳原子的芳香烃。

3.根据权利要求1所述的合成基钻井液基础油，其特征是费托合成油在基础油混合物中的质量分数为40%～60%。

4.根据权利要求1所述的合成基钻井液的基础油，，其特征在于所述非传统石油衍生的精细化学品基础油含有至少40%的9至20碳原子的多种异构烷烃，至少50%的9至20碳原子的多种环状烷烃，少于10%的9至20碳原子的环烷烃，0～0.5%的9至20碳原子的芳烃。

5.根据权利要求1所述的合成基钻井液基础油，其特征在于非传统石油衍生的精细化学品基础油在基础油混合物中的质量分数为40%-60%。

6.根据权利要求1所述的合成基钻井液基础油，其特征在于其40℃的运动粘度为2～3mm²/s。

7.根据权利要求1所述的合成基钻井液基础油，其特征在其倾点在-10～-30℃之间。

8.根据权利要求1所述的合成基钻井液基础油，其特征在于其闭口闪点为50～80℃。

9.根据权利要求1所述的合成基钻井液基础油，其特征在于其芳烃含量为0～0.5%。

10.根据权利要求1所述的合成基钻井液基础油，其特征在于其芳烃含量为0～0.2%。