CN106281261A - 一种水基钻井液用润滑抗磨剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水基钻井液润滑抗磨剂及其制备方法，水基钻井液润滑剂组成为：按质量百分比，油性剂：50-70%；乳化剂：20-45%； 助溶剂：0.1-10%。该润滑抗磨剂制备方法如下：将油性剂加入到反应器中，在搅拌的状态下加入复配的乳化剂，然后加入助溶剂，得到均匀透明的液体。该润滑抗磨剂制备方法简单，操作方便，具有优良的润滑性能及抗磨性能。

Description

一种水基钻井液用润滑抗磨剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水基钻井液用润滑抗磨剂及其制备方法，本发明制备的水基钻井液用润滑抗磨剂适用于油田钻井工程技术领域。
背景技术
随着石油勘探开发不断发展，钻井工程中面临的复杂情况日益突出，大位移水平井、定向井和长裸眼深井、复杂结构井逐渐增多。现有的普通的润滑剂有植物油、矿物油类、石蜡、乙二醇、聚乙二醇类等，这些润滑剂存在一个重要的缺陷：只能在低负荷下起作用，在高载荷条件下抗磨及润滑性能不理想，钻头经常会先期磨损。因此，普通的润滑剂不能满足深井、超深井钻井、大位移井钻井的需要，必须使用一种具有优良润滑作用，降低钻杆扭矩；能够有效的保护钻具，减轻对钻具磨损，延长钻头寿命的特殊添加剂。
发明内容
本发明的目的在于针对普通润滑剂的缺陷，提供一种水基钻井液用润滑抗磨剂。
本发明的目的通过以下技术方案实现的：该润滑抗磨剂组成为：按质量百分比，油性剂：50-70%；乳化剂：20-45%； 助溶剂：0.1-10%。
一般地，所述的油性剂为：鲸蜡基胺、油酰胺、酸式磷酸月桂酯、酸式磷酸油酰酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲酚酯、亚磷酸二正丁酯中的一种或几种混合物。
所述的乳化剂为HLB值为10-17的乳化剂与HLB值为4-7的乳化剂按比例复配在一起形成的HLB值为8-10的复配乳化剂。
所述的助溶剂为：乙醇、丙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、2-甲基-1-丙醇、2-甲基-2丙醇中的一种或几种混合物。
所述的复配乳化剂为：失水山梨醇单油酸酯与聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯复配物、失水山梨醇单硬脂酸酯与聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯复配物、单硬脂酸甘油酯与聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯复配物中的一种复配乳化剂。
本发明水基钻井液用润滑抗磨剂制备方法如下：将油性剂加入到反应器中，在搅拌的状态下加入复配的乳化剂，然后加入助溶剂，搅拌均匀得到透明的液体。
本发明所公开的水基钻井液用润滑抗磨剂制备方法简单、操作方便，成本较低；具有优良的润滑及抗磨效果，能够有效的降低钻具扭矩，减少钻具磨损，广泛用于油气田的钻井作业中。
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65g鲸蜡基胺加入到反应釜中，边搅拌边加入30g失水山梨醇单油酸酯与聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯复配乳化剂，然后加入5g异丙醇，搅拌均匀得到润滑减磨剂。
实施例 2
将70g油酰胺加入到反应釜中，边搅拌边加入25g失水山梨醇单硬脂酸酯与聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯复配乳化剂，然后加入5g 1-丁醇，搅拌均匀得到润滑减磨剂。
实施例 3
将60g酸式磷酸月桂酯加入到反应釜中，边搅拌边加入30g单硬脂酸甘油酯与聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯复配乳化剂，然后加入10g 2-甲基-1-丙醇，搅拌均匀得到润滑减磨剂。
实施例 4
将55g酸式磷酸油酰酯加入到反应釜中，边搅拌边加入35g失水山梨醇单油酸酯与聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯复配乳化剂，然后加入10g丙醇，搅拌均匀得到润滑减磨剂。
实施例 5
将55g磷酸三苯酯加入到反应釜中，边搅拌边加入35g失水山梨醇单油酸酯与聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯复配乳化剂，然后加入10g乙醇，搅拌均匀得到润滑减磨剂。
实施例 6
将70g磷酸三甲酚酯加入到反应釜中，边搅拌边加入25g单硬脂酸甘油酯与聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯复配乳化剂，然后加入5g 2-甲基-2丙醇，搅拌均匀得到润滑减磨剂。
实施例 7
将65g亚磷酸二正丁酯加入到反应釜中，边搅拌边加入30g失水山梨醇单硬脂酸酯与聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯复配乳化剂，然后加入5g 2-甲基-2丙醇，搅拌均匀得到润滑减磨剂。
实施例 8
按照标准Q/SH 1170 060-2014中规定的方法测试以上实施例中产品的抗摩性能。抗摩性能用摩失量降低率来表征。具体操作步骤如下：
1) 配制基浆
基浆配方：在1000mL蒸馏水中依次加入1.4g无水碳酸钠、40.0g钻井液试验用钠膨润土，高速搅拌20min后，搅拌过程中应停下两次，用玻璃棒刮下粘附在搅拌杯上的膨润土，室温密闭养护24h。
2) 选取试验磨柱两只编号为1#和2#备用，将两只试验磨柱放入盛有沸程为60℃～90℃石油醚的器皿中，用脱脂棉除去试验磨柱表面污物，并连续清洗两次。经脱脂棉处理的试验磨柱，用无水乙醇浸泡约5min，取出试验磨柱，用纱布擦干，用冷风吹干（经处理后的试验磨柱不可用手直接触摸，以免污染）包好，放入干燥器中干燥30min，称重(精确至0.0001g）得出M01和M02。
3) 把处理好的1#试验磨柱安装好，用量筒取基浆200mL倒入测试盒中，使测试液浸没磨环下边沿。空载启动电机后开始加砝码，每只砝码增加时间间隔5s，并轻轻下放，当砝码质量加到2kg后开始计时，5min后关闭试验机。测定后将1#试验磨柱按b步骤中的方法处理并称重(精确至0.0001g）得出M1。
4) 取基浆300mL，加入减磨剂试样1.5g，高速搅拌5min后取200mL倒入测试盒中，把处理好的2#试验磨柱安装好，按C步骤中的方法进行试验，测定后将2#试验磨柱按b步骤中方法处理并称重(精确至0.0001g）得出M2。
摩失量按公式（1）计算：
------------- （1）
式中：
——摩失量降低率，%；
——试验前磨柱质量，g；
——基浆中试验后磨柱质量，g；
——基浆加入减摩剂试验后磨柱质量，g。
测试结果见表1：
表1 摩失量降低率测试结果
样品名称 磨失量降低率
实施例1 93.89%
实施例2 95.87%
实施例3 94.43%
实施例4 91.58%
实施例5 91.70%
实施例6 95.46%
实施例7 94.41%
聚合醇 45%
实施例1-7的摩失量降低率均大于90%，而现在市场上使用的聚合醇的摩失量降低率只有45%，结果表明该水基钻井液润滑抗磨剂具有优良的抗磨性能。
实施例 9
按照标准Q/SH 1170 060-2014中规定的方法测试实施例1-5中产品润滑性能，润滑性能用润滑系数降低率来表征。具体操作步骤如下：
配制四份基浆，每份加入300mL蒸馏水、0.6g无水碳酸钠、15.0g钻井液试验用钠膨润土，在高速搅拌器上搅拌20min，搅拌过程中应停下两次，用玻璃棒刮下粘附在搅拌杯上的膨润土，室温密闭养护24h。取出其中两份基浆加入减磨剂试样3.0g，然后将四份高搅5min。在E-P极压润滑仪上分别测定基浆及试样浆的润滑系数，测定方法依据SY/T 6094钻井液用润滑剂评价程序(扭矩臂施加150psi压力，保持转速60r/min)，并公式（2）计算润滑系数降低率。
-------------（2）
式中：
——润滑系数降低率，%；
——基浆的润滑系数；
——基浆加入减摩剂后的润滑系数。
测试结果见表2：
表2 润滑系数降低率测试结果
样品名称 润滑系数降低率
实施例1 93.18%
实施例2 94.45%
实施例3 91.96%
实施例4 90.32%
实施例5 90.95%
实施例6 93.89%
实施例7 93.68%
聚合醇 17%
现在市场上用的聚合醇的润滑系数降低率只有17%，而实施例1-7的润滑系数降低率均大于90%，从测试结果看出结果表明该水基钻井液润滑抗磨剂具有优良的润滑性能。

Claims (6)

1.一种水基钻井液用润滑抗磨剂，其特征在于所述的润滑抗磨剂组成为：按质量百分比，油性剂：50-70%；乳化剂：20-45%； 助溶剂：0.1-10%。
2.根据权利要求1所述的水基钻井液用润滑抗磨剂，其特征在于所述的油性剂为：鲸蜡基胺、油酰胺、酸式磷酸月桂酯、酸式磷酸油酰酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲酚酯、亚磷酸二正丁酯中的一种或几种混合物。
3.根据权利要求1所述的水基钻井液用润滑抗磨剂，其特征在于所述的乳化剂为HLB值为10-17的乳化剂与HLB值为4-7的乳化剂按比例复配在一起形成的HLB值为8-10的复配乳化剂。
4.根据权利要求1所述的水基钻井液用润滑抗磨剂，其特征在于所述的助溶剂为：乙醇、丙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、2-甲基-1-丙醇、2-甲基-2丙醇中的一种或几种混合物。
5.根据权利要求3所述的水基钻井液用润滑抗磨剂，其特征在于复配乳化剂为：失水山梨醇单油酸酯与聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯复配物、失水山梨醇单硬脂酸酯与聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯复配物、单硬脂酸甘油酯与聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯复配物中的一种复配乳化剂。
6.根据权利要求1所述的水基钻井液用润滑抗磨剂制备方法，其特征是将油性剂加入到反应器中，在搅拌的状态下加入复配的乳化剂，然后加入助溶剂，得到均匀透明的液体。
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