CN107502317A - 一种钻井液用极压润滑剂及其制备方法 - Google Patents

一种钻井液用极压润滑剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种钻井液用极压润滑剂，以脂肪酸甲脂和植物油油酸为主要原料，辅以硫磺和蓖麻油聚氧乙烯醚，具有优异的分散性，与钻井液的其他处理剂有良好的配伍性，实现润滑剂无毒、可降解，且可在极高压力下在摩擦金属表面形成稳定的氧化膜，荧光级别达到3级标准，润滑系数降低率＞90，平均泥饼黏附系数降低率＞60，两项润滑性参数均远超过技术指标，即本发明所述的极压润滑剂荧光低，具有优异的润滑性。本发明的钻井液用极压润滑剂的制备方法，将所述植物油油酸和脂肪酸甲脂混合后进行真空高温蒸馏，得到的蒸馏混合物再进行进一步硫化和添加蓖麻油聚氧乙烯醚，得到的所述钻井液用极压润滑剂的润滑性和可降解性能更好。

Description

一种钻井液用极压润滑剂及其制备方法
技术领域
本发明属于钻井液润滑剂技术领域，具体涉及一种钻井液用极压润滑剂及其制备方法。
背景技术
钻井液润滑剂可以有效地提高泥浆的润滑性能和防卡能力，减少岩屑摩阻以及缩径卡钻等引起的钻进阻力，减轻钻机负荷，延长钻机寿命，机械钻速快，起下钻畅通和完井作业正常等作用。除此之外，还要不影响对地层资料的分析和评价，即润滑剂应具有低荧光或无荧光性质。
随着油气钻井行业的不断发展，工况环境的日益苛刻，对钻井液润滑剂在荧光性、环保、润滑性以及极压环境下的润滑性要求越来越高。
发明内容
基于以上问题，本发明其一目的是提供一种分散性好，可降解、荧光级别低、润滑性能的突出的钻井液用极压润滑剂，本发明所述的极压润滑剂与钻井液的其它处理剂有良好的配伍性，也能满足探井、地质测井及海洋钻探的环保要求。
本发明的再一目的是提供一种钻井液用极压润滑剂的制备方法。
本发明的技术方案为：
根据本发明的钻井液用极压润滑剂，包括以下重量百分比的组分：植物油油酸25-38％，脂肪酸甲酯55-65％，蓖麻油聚氧乙烯醚3-8％以及硫磺1-3％。
根据本发明的钻井液用极压润滑剂，以脂肪酸甲脂和植物油油酸为主要原料，辅以硫磺和蓖麻油聚氧乙烯醚，具有优异的分散性，与钻井液的其他处理剂有良好的配伍性，实现润滑剂无毒、可降解，荧光级别低，润滑性优良，且可在极高压力下在摩擦金属表面形成稳定的氧化膜。本发明的钻井液用极压润滑剂的以上优异性能特征是在选择以上组分及其重量百分比的综合调配之下达到的。
进一步优选，所述的钻井液用极压润滑剂，包括以下重量百分比的组分：植物油油酸32％，脂肪酸甲酯60％，蓖麻油聚氧乙烯醚6％以及硫磺2％。
本发明所述植物油油酸为硬脂酸、二羟硬脂酸、油酸、亚油酸和蓖麻算的混合物，根据本发明的所述钻井极压润滑剂的润滑性和可降解性的需要，所述植物油油酸包括以下重量百分比的组分：
硬脂酸0.5-3％，二羟硬脂酸0.6-3％，油酸3-10％，亚油酸2-4％以及蓖麻酸80-90％。
进一步优选，所述植物油油酸包括以下重量百分比的组分：
硬脂酸2％，二羟硬脂酸1.5％，油酸8％，亚油酸2.5％以及蓖麻酸86％。
根据本发明的钻井液用极压润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述植物油油酸和脂肪酸甲脂混合，得混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物进行真空蒸馏，收集蒸馏液，得到蒸馏后混合物；
(3)向步骤(2)得到的蒸馏后混合物中加入硫磺，进行硫化，得到硫化混合物；
(4)向所述硫化混合物中加入所述蓖麻油聚氧乙烯醚，混合均匀，得到所述钻井液用极压润滑剂。
根据本发明的钻井液用极压润滑剂的制备方法，将所述植物油油酸和脂肪酸甲脂混合后进行真空高温蒸馏，得到的蒸馏混合物再进行进一步硫化和添加蓖麻油聚氧乙烯醚，得到的所述钻井液用极压润滑剂的润滑性和可降解性能更好。
根据本发明的钻井液用极压润滑剂的制备方法，为了提高蒸馏效率，在步骤(2)中，所述真空蒸馏的真空度为740-750mm/Hg。
根据本发明的钻井液用极压润滑剂的制备方法，为了得到有利于提高所述润滑剂的润滑性的组分，也使蒸馏所得组分与其它钻井液处理剂实现良好配伍，在步骤(2)中，所述真空蒸馏的温度为260-280℃。
根据本发明的钻井液用极压润滑剂的制备方法，为了强化所述润滑剂的极压环境下的润滑性能，加强所述润滑剂与在金属界面的反映，形成稳定的氧化膜，在步骤(3)中，在120-125℃下硫化1-2小时的制备方法。
根据本发明的钻井液用极压润滑剂的制备方法，在步骤(4)中，将所述硫化混合物降温至55-65℃，根据Q/SY 1088-2012钻井液用液体润滑剂技术要求，测试所述硫化混合物的润滑性，根据润滑性能的检测结果，加入适量所述蓖麻油聚氧乙烯。
根据本发明的钻井液用极压润滑剂的制备方法，加入所述蓖麻油聚氧乙烯醚时，所述硫化混合物的温度小于60℃。
本发明的有益效果为：
根据本发明的钻井液用极压润滑剂，以脂肪酸甲脂和植物油油酸为主要原料，辅以硫磺和蓖麻油聚氧乙烯醚，具有优异的分散性，与钻井液的其他处理剂有良好的配伍性，实现润滑剂无毒、可降解，且可在极高压力下在摩擦金属表面形成稳定的氧化膜，荧光级别达到3级标准，润滑系数降低率＞90，平均泥饼黏附系数降低率＞60，两项润滑性参数均远超过技术指标，即本发明所述的极压润滑剂荧光低，具有优异的润滑性。
根据本发明的钻井液用极压润滑剂的制备方法，将所述植物油油酸和脂肪酸甲脂混合后进行真空高温蒸馏，得到的蒸馏混合物再进行进一步硫化和添加蓖麻油聚氧乙烯醚，得到的所述钻井液用极压润滑剂的润滑性和可降解性能更好。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本发明提供一种钻井液用极压润滑剂，包括以下重量百分比的组分：植物油油酸25％，脂肪酸甲酯65％，蓖麻油聚氧乙烯醚8％以及硫磺2％；
所述植物油油酸包括以下重量百分比的组分：
硬脂酸3％，二羟硬脂酸3％，油酸10％，亚油酸4％以及蓖麻酸80％。
所述的钻井液用极压润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述植物油油酸和脂肪酸甲脂混合，得混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物在260℃，真空度为740mm/Hg的条件下进行真空蒸馏，收集蒸馏液，得到蒸馏后混合物；
(3)向步骤(2)得到的蒸馏后混合物中加入硫磺，在120℃下硫化1.5小时，得到硫化混合物；
(4)将所述硫化混合物降温至55℃后，测试所述硫化混合物的润滑性后，加入所述蓖麻油聚氧乙烯醚，混合均匀，得到所述钻井液用极压润滑剂。
实施例2
本发明提供一种钻井液用极压润滑剂，包括以下重量百分比的组分：植物油油酸38％，脂肪酸甲酯55％，蓖麻油聚氧乙烯醚4％以及硫磺3％；
所述植物油油酸包括以下重量百分比的组分：
硬脂酸0.5％，二羟硬脂酸1.5％，油酸8％，亚油酸2％以及蓖麻酸88％。
所述的钻井液用极压润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述植物油油酸和脂肪酸甲脂混合，得混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物在280℃，真空度为750mm/Hg的条件下进行真空蒸馏，收集蒸馏液，得到蒸馏后混合物；
(3)向步骤(2)得到的蒸馏后混合物中加入硫磺，在125℃下硫化2小时，得到硫化混合物；
(4)将所述硫化混合物降温至65℃后，测试所述硫化混合物的润滑性后，加入所述蓖麻油聚氧乙烯醚，混合均匀，得到所述钻井液用极压润滑剂。
实施例3
本发明提供一种钻井液用极压润滑剂，包括以下重量百分比的组分：植物油油酸32％，脂肪酸甲酯60％，蓖麻油聚氧乙烯醚6％以及硫磺2％；
以上组分的重量百分比之和为100％；
所述植物油油酸包括以下重量百分比的组分：
硬脂酸3％，二羟硬脂酸0.6％，油酸3％，亚油酸3.4％以及蓖麻酸90％。
所述的钻井液用极压润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述植物油油酸和脂肪酸甲脂混合，得混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物在270℃，真空度为745mm/Hg的条件下进行真空蒸馏，收集蒸馏液，得到蒸馏后混合物；
(3)向步骤(2)得到的蒸馏后混合物中加入硫磺，在121℃下硫化1小时，得到硫化混合物；
(4)将所述硫化混合物降温至60℃后，测试所述硫化混合物的润滑性后，加入所述蓖麻油聚氧乙烯醚，混合均匀，得到所述钻井液用极压润滑剂。
实施例4
本发明提供一种钻井液用极压润滑剂，包括以下重量百分比的组分：植物油油酸35％，脂肪酸甲酯61％，蓖麻油聚氧乙烯醚3％以及硫磺1％；
所述植物油油酸包括以下重量百分比的组分：
硬脂酸2％，二羟硬脂酸1.5％，油酸8％，亚油酸2.5％以及蓖麻酸86％；
以上组分的重量百分比之和为100％。
所述的钻井液用极压润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述植物油油酸和脂肪酸甲脂混合，得混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物在260℃，真空度为700mm/Hg的条件下进行真空蒸馏，收集蒸馏液，得到蒸馏后混合物；
(3)向步骤(2)得到的蒸馏后混合物中加入硫磺，在120℃下硫化2小时，得到硫化混合物；
(4)将所述硫化混合物降温至60℃后，测试所述硫化混合物的润滑性后，加入所述蓖麻油聚氧乙烯醚，混合均匀，得到所述钻井液用极压润滑剂。
实验例
按照Q/SY 1088-2012钻井液用液体润滑剂技术要求，测试加入实施例1-4得到的所述钻井液用极压润滑剂后的钻井液的性能，结果如表1所示，加入实施例1-4的所述润滑剂的钻井液，(1)其荧光级别均达到了3级，远远优于标准中规定的＜5的标准，表明本发明所述的极压润滑剂具有优异的无荧光性；(2)其平均润滑系数降低率＞90，平均泥饼黏附系数降低率＞60，远远高于标准中规定的润滑系数降低率≥80，平均泥饼黏附系数降低率≥50的标准，两项参数同时达标，即表明本发明所述的极压润滑剂具有优异的润滑性。
表1
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种钻井液用极压润滑剂，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：植物油油酸25-38％，脂肪酸甲酯55-65％，蓖麻油聚氧乙烯醚3-8％以及硫磺1-3％。
2.根据权利要求1所述的钻井液用极压润滑剂，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：植物油油酸32％，脂肪酸甲酯60％，蓖麻油聚氧乙烯醚6％以及硫磺2％。
3.根据权利要求1所述的钻井液用极压润滑剂，其特征在于，所述植物油油酸包括以下重量百分比的组分：
硬脂酸0.5-3％，二羟硬脂酸0.6-3％，油酸3-10％，亚油酸2-4％以及蓖麻酸80-90％。
4.根据权利要求3所述的钻井液用极压润滑剂，其特征在于，所述植物油油酸包括以下重量百分比的组分：
硬脂酸2％，二羟硬脂酸1.5％，油酸8％，亚油酸2.5％以及蓖麻酸86％。
5.根据权利要求1-4任一所述的钻井液用极压润滑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述植物油油酸和脂肪酸甲脂混合，得混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物进行真空蒸馏，收集蒸馏液，得到蒸馏后混合物；
(3)向步骤(2)得到的蒸馏后混合物中加入硫磺，进行硫化，得到硫化混合物；
(4)向所述硫化混合物中加入所述蓖麻油聚氧乙烯醚，混合均匀，得到所述钻井液用极压润滑剂。
6.根据权利要求5所述的钻井液用极压润滑剂的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述真空蒸馏的真空度为740-750mm/Hg。
7.根据权利要求5所述的钻井液用极压润滑剂的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述真空蒸馏的温度为260-280℃。
8.根据权利要求5所述的钻井液用极压润滑剂的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，在120-125℃下硫化1-2小时。
9.根据权利要求5所述的钻井液用极压润滑剂的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，将所述硫化混合物降温至55-65℃，测试所述硫化混合物的润滑性后，加入所述蓖麻油聚氧乙烯。
10.根据权利要求5所述的钻井液用极压润滑剂的制备方法，其特征在于，加入所述蓖麻油聚氧乙烯醚时，所述硫化混合物的温度小于60℃。
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