CN106609130A - 一种凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂及其制备方法 - Google Patents

一种凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂，包括如下组分，按重量份计：轻质润滑油80～95份，极压抗磨剂5～15份，表面活性剂0.5～2份，消泡剂0.5～5份。本发明提供的润滑剂，是一种适合高寒地区石油钻井作业使用的润滑剂，润滑剂凝点小于-25℃，在钻井液中加量0.5～1%可以使润滑系数降低率大于70%，极压膜强度≥150MPa,在钻井液中不起泡，不影响钻井液的其它性能，无荧光不影响地质录井，配伍性好，钻井液温度高于200℃、高密度、高污染下仍有优良的润滑效果。

Description

一种凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低凝点钻井液用极压润滑剂及其制造方法。
背景技术
自上世纪80年代以来，我国开展了大位移井和水平钻井技术的研究和应用。针对钻井过程中遇到的各种问题进行了多方面的研究，摩阻和扭矩过大是影响大位移井和水平井钻井过程中的一个主要不利因素，尤其是井斜角大于60°时，摩阻和扭矩迅速增加，给钻井工程带来很多事故，因此提高钻井液润滑性、降低摩阻就更为重要。
国内外现有润滑剂170多种牌号，约占处理剂总量的6%左右，大致可分为以下几类：表面活性剂类；复合型的以动植物油、矿物油为主润滑剂；沥青及石墨改性产品；固体微珠润滑剂等。其中复合型的以动植物油、矿物油为主润滑剂因使用效果好因此用量最大，因为钻井施工现场没有仓库，润滑剂一般露天存放，在寒冷地区特别是在高寒地区使用时从包装桶中倒不出来，给施工带来不便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的难题，提供了一种适合高寒地区石油钻井作业使用的润滑剂，润滑剂凝点小于-25℃；
本发明的另一目的是提供上述润滑剂的制备工艺。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂，包括如下组分，按重量份计：
轻质润滑油 80～95份，极压抗磨剂 5～15份，表面活性剂 0.5～2份，消泡剂 0.5～5份。
作为优选方案，上述的凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂，包括如下组分，按重量份计：
轻质润滑油 90份，极压抗磨剂 8份，表面活性剂 1份，消泡剂 1份。
优选的，所述轻质润滑油采用3#工业白油、5#工业白油或-30#柴油中的一种或多种的组合；
进一步优选的，所述轻质润滑油采用3#工业白油。
优选的，所述极压抗磨剂采用热聚硫化棉籽油、有机钼或亚磷酸二正丁酯中的一种或多种的组合；
进一步优选的，所述极压抗磨剂采用热聚硫化棉籽油和/或有机钼。
优选的，所述热聚硫化棉籽油按如下方法制得：
在反应釜中加入不含水的棉籽油，加热到280℃，在底部通入氮气24h,过程中保持温度在260～300℃之间，热聚结束后，降温到180～200℃之间，慢慢加入硫磺粉，控制温度不超过200℃，加完后继续反应1.5h。
进一步的，所述棉籽油与硫磺粉的质量比为 1：0.08～0.12。
优选的，所述表面活性剂采用SP-80、SP-60、OP-10或NP-10中的一种或多种的组合；
进一步优选的，所述表面活性剂采用SP-80。
优选的，所述消泡剂采用硬脂酸铝、硬脂酸镁或有机硅消泡剂中的一种或多种的组合。
一种热聚硫化棉籽油的制备方法，在反应釜中加入不含水的棉籽油，加热到280℃，在底部通入氮气24h,过程中保持温度在260～300℃之间，热聚结束后，降温到180～200℃之间，慢慢加入硫磺粉，控制温度不超过200℃，加完后继续反应1.5h。
优选的，所述棉籽油与硫磺粉的质量比为 1：0.08～0.12。
上述的凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂的制备工艺，按比例将轻质润滑油、极压抗磨剂、表面活性剂、消泡剂在反应釜中边搅拌边加热到40～60℃，保持在该温度下1～2h,即得；
优选的，在反应釜中加3#工业白油、热聚硫化棉籽油、有机钼、SP-80、有机硅消泡剂；
进一步优选的，所述3#工业白油：热聚硫化棉籽油：有机钼：SP-80：有机硅消泡剂为90：8：1：1。
作为上述制备方法的优化替换方案，先在反应釜中加入轻质润滑油配比量的六分之一, 搅拌下加入消泡剂，加热到120～130℃，并保持在该温度1h；再加入余量的轻质润滑油、极压抗磨剂、表面活性剂,保持在40～60℃下搅拌1～2h,即得；
进一步优选的，在反应釜中加入3#工业白油300kg, 搅拌下加入硬脂酸铝和硬脂酸镁各20 kg，加热到120～130℃，并保持在该温度1h,加入3#工业白油入1500kg，热聚硫化棉籽油140 kg，（SP-80）20 kg,保持在40～60℃下搅拌1～2h,即得。
本发明有益效果：
本发明提供的润滑剂，是一种适合高寒地区石油钻井作业使用的润滑剂，润滑剂凝点小于-25℃，在钻井液中加量0.5～1%可以使润滑系数降低率大于70%，极压膜强度≥150MPa,在钻井液中不起泡，不影响钻井液的其它性能，无荧光不影响地质录井，配伍性好，钻井液温度高于200℃、高密度、高污染下仍有优良的润滑效果。
本发明产品的技术指标为：
表1 理化性能指标
。
表2 钻井液性能指标
。
取现场井浆进行评价试验，试验结果如下。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
热聚硫化棉籽油的制备：在反应釜中加入不含水的棉籽油500 kg，加热到280℃，在底部通入氮气24h,过程中保持温度在260～300℃之间，热聚结束后，降温到180～200℃之间，慢慢加入硫磺粉，控制温度不超过200℃，加完后继续反应1.5h。所述棉籽油与硫磺粉的质量比为 1：0.08～0.12。
以下实施例所用的热聚硫化棉籽油可以是本申请方法制得，也可以是采用本领域内其它方法制得。
实施例2
一种凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂，各组分及其含量参见表3。
其制备方法为：
按比例将轻质润滑油、极压抗磨剂、表面活性剂、消泡剂在反应釜中边搅拌边加热到40～60℃，保持在该温度下1～2h,冷却到30℃左右装桶。
实施例3
一种凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂，各组分及其含量参见表3。
其制备方法同实施例2。
实施例4
一种凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂，各组分及其含量参见表3。
其制备方法同实施例2。
实施例5
一种凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂，各组分及其含量参见表3。
其制备方法同实施例2。
实施例6
一种凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂，各组分及其含量参见表3。
其制备方法同实施例2。
实施例7
一种凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂，各组分及其含量参见表3。
其制备方法同实施例2。
表3：
实施例8
一种凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂，各组分间的关系与上述实施例不变，改变制备方法，具体为：
先在反应釜中加入轻质润滑油配比量的六分之一, 搅拌下加入硬脂酸铝和硬脂酸镁，加热到120～130℃，并保持在该温度1h；再加入余量的轻质润滑油、极压抗磨剂、表面活性剂,保持在40～60℃下搅拌1～2h,冷却到30℃左右装桶。具体凝点参见表3。
该种工艺最为适合用硬脂酸铝和硬脂酸镁为消泡剂。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热聚硫化棉籽油的制备方法，其特征在于：在反应釜中加入不含水的棉籽油，加热到280℃，在底部通入氮气24h,过程中保持温度在260～300℃之间，热聚结束后，降温到180～200℃之间，慢慢加入硫磺粉，控制温度不超过200℃，加完后继续反应1.5h。
2.根据权利要求1所述的热聚硫化棉籽油的制备方法，其特征在于：所述棉籽油与硫磺粉的质量比为 1：0.08～0.12。
3.一种凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂，其特征在于：包括如下组分，按重量份计：
轻质润滑油 80～95份，极压抗磨剂 5～15份，表面活性剂 0.5～2份，消泡剂 0.5～5份。
4. 根据权利要求3所述的凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂，其特征在于：包括如下组分，按重量份计：
轻质润滑油 90份，极压抗磨剂 8份，表面活性剂 1份，消泡剂 1份。
5.根据权利要求3或4所述的凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂，其特征在于：所述轻质润滑油采用3#工业白油、5#工业白油或-30#柴油中的一种或多种的组合；
优选的，所述轻质润滑油采用3#工业白油。
6.根据权利要求3或4所述的凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂，其特征在于：所述极压抗磨剂采用热聚硫化棉籽油、有机钼或亚磷酸二正丁酯中的一种或多种的组合；
优选的，所述极压抗磨剂采用热聚硫化棉籽油和/或有机钼。
7.根据权利要求6所述的凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂，其特征在于：所述热聚硫化棉籽油按权利要求1或2制备而成。
8.根据权利要求3或4所述的凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂，其特征在于：所述表面活性剂采用SP-80、SP-60、OP-10或NP-10中的一种或多种的组合；
优选的，所述表面活性剂采用SP-80。
9.根据权利要求3或4所述的凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂，其特征在于：所述消泡剂采用硬脂酸铝、硬脂酸镁或有机硅消泡剂中的一种或多种的组合。
10.根据权利要求3-9任一项所述的凝点低于-25℃的钻井液极压润滑剂的制备工艺，其特征在于：按比例将轻质润滑油、极压抗磨剂、表面活性剂、消泡剂在反应釜中边搅拌边加热到40～60℃，保持在该温度下1～2h,即得；
优选的，在反应釜中加3#工业白油、热聚硫化棉籽油、有机钼、SP-80、有机硅消泡剂；
进一步优选的，所述3#工业白油：热聚硫化棉籽油：有机钼：SP-80：有机硅消泡剂为90：8：1：1;
或者，还可以采用如下制备工艺：
先在反应釜中加入轻质润滑油配比量的六分之一, 搅拌下加入消泡剂，加热到120～130℃，并保持在该温度1h；再加入余量的轻质润滑油、极压抗磨剂、表面活性剂,保持在40～60℃下搅拌1～2h,即得；
优选的，在反应釜中加入3#工业白油300kg, 搅拌下加入硬脂酸铝和硬脂酸镁各20 kg，加热到120～130℃，并保持在该温度1h,加入3#工业白油入1500kg，热聚硫化棉籽油140 kg，（SP-80）20 kg,保持在40～60℃下搅拌1～2h,即得。
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