CN108641684B - 一种钻井液用复合树脂润滑防塌剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钻井液用复合树脂润滑防塌剂，由以下质量份的原料制备而成：工业植物油40‑60份、碱溶液1‑2份、石油树脂15‑30份、表面活性剂5‑8份。本发明以工业植物油为原料，加入石油树脂产品，制作成本低，对生物无毒或低毒，对环境无污染，制得的产品可有效降低钻井过程中的摩阻和扭矩，减少卡钻等井下复杂事故的发生，与其它钻井液处理剂润滑性好、抗温能力强，能够有效替代沥青类产品，更有利于大范围的推广应用，经济效益突出；提高钻井液体系防塌封堵性能的能力，有效解决钻井液润滑系数低及防塌剂封堵性不足的问题。

Description

一种钻井液用复合树脂润滑防塌剂及其制备方法
技术领域
本发明属于油气井工程技术领域，具体涉及一种钻井液用复合树脂润滑防塌剂及其制备方法。
背景技术
钻井液润滑剂是一种重要的钻井液化学处理剂。它的作用是改善钻井液润滑性，降低钻井摩阻。钻井摩阻，又称钻井摩阻力，是指钻井过程中钻井管柱与井壁之间的摩擦阻力，主要由钻柱的轴向摩擦力及轴向的摩擦扭矩所组成。在钻井过程中，用金刚石钻头钻进时，要求钻具高转速，钻具和井壁之间的环状间隙很小，绳索取心钻进时也是如此。因为钻具高转速回转所产生的阻力是很大的。特别是定向钻进时，由于井身的弯曲度较大，起下钻具时，钻具经常与井壁接触，摩擦阻力加大，容易形成键槽。用高密度钻井液钻进时，由于固相含量高，流动阻力大，钻具与泥饼间摩阻增大，会严重影响钻进速度，增加钻井成本，严重的会导致卡钻事故的发生。
近年来，随着复杂性地层深井、超深井钻探越来越多，现场作业对钻井液技术提出了更高的要求。钻井过程中井壁失稳造成的垮塌、缩径等井下复杂问题不易解决。井壁失稳问题主要集中发生与泥页岩与破碎性地层，泥页岩地层坍塌压力(P塌)受钻井液影响导致P塌上升，现有的钻井液处理剂及体系的水化抑制能力与有效封堵能力都远远达不到要求，尤其针对深井高温环境，现有的封堵防塌剂无法满足其抗温要求。深部硬脆性泥页岩的坍塌多由于钻井液滤液沿岩石表面微裂缝向岩石深部产生压力穿透所致，液力楔劈作用致使岩石产生剪切破坏而失稳。深部地层的泥岩由其成岩环境决定其黏土矿物组分中伊利石、伊蒙混层占较大不理，钻井液抑制作用仅起辅助作用，而起到关键作用的是有效封堵岩石表面的微裂缝。现有的封堵防塌剂主要是沥青类处理剂，均利用其在高温环境软化变形的特点，物理封堵微裂缝，起到阻隔压力穿透的作用。
石油工业的迅速发展，使得钻井液润滑性能日益受到重视。随着国家环保政策的日益严格，钻井液技术的发展对环保的要求越来越高，其中沥青类处理剂作为钻井液用润滑防塌剂的关键成分，沥青类防塌剂封堵性能好，但是有荧光，并且其环保性能差。为了同时解决钻井过程中的井壁稳定和钻井液润滑性，现场常采用同时加入防塌剂和润滑剂的方法，但防塌剂和润滑剂同时加入增加了钻井液的成本，同时使钻井液成分复杂，维护难度增加。润滑防塌剂现在面临着越来越大的环保压力，国内各油田对磺化类和沥青类的钻井液处理剂采取了越来越多的限制措施，甚至禁止该类处理剂的使用。
鉴于上述情况，需要研制开发可以替代沥青类的产品。本发明通过对废弃植物油进行再利用，开发一种具有良好的降低钻井液润滑系数，提高钻井液防塌封堵性能的润滑防塌剂。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种能够有助于提高钻井过程中钻井液润滑性能和防塌性能的钻井液用复合树脂润滑防塌剂。
本发明的另一个目的是提供一种钻井液用复合树脂润滑防塌剂的制备方法。
为实现本发明的目的所采用的技术方案如下：
一种钻井液用复合树脂润滑防塌剂，由以下质量份的原料制备而成：工业植物油40-60份、碱溶液1-2份、石油树脂15-30份、表面活性剂5-8份。
进一步，所述工业植物油为豆油、菜籽油、椰子油、棕榈油、亚麻油或蓖麻油中的一种或其中任意两种或多种以任意比例组成的混合物。
进一步，所述石油树脂为C5加氢石油树脂、C9加氢石油树脂、C5脂肪族树脂、脂环族树脂(例如C5脂环族石油树脂)、C5芳香族共聚树脂、C9芳香族共聚树脂、C5脂肪族共聚树脂、C9脂肪族共聚树脂、C9芳香族树脂的一种或其中任意两种或多种以任意比例组成的混合物。
进一步，所述表面活性剂为OP-10、OP-15、月桂醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或其中任意两种或多种以任意比例组成的混合物。
进一步，所述碱溶液为烧碱溶液。
进一步，所述碱溶液的浓度为5wt％。
一种钻井液用复合树脂润滑防塌剂的制备方法，包括以下步骤：
1)取所述工业植物油去除杂质，得到预处理的原料；
2)将步骤1)中的所述原料加入反应釜内，在搅拌状态下加入碱溶液水解，得到混合液；
3)向步骤2)得到的所述混合液中依次加入所述石油树脂和表面活性剂，充分搅拌后混合乳化均匀后，得到钻井液用复合树脂润滑防塌剂。
进一步，所述步骤1)中用离心的方法去除杂质。
进一步，所述步骤2)中的水解温度为25-28℃，水解时间为2-3h。
进一步，所述步骤3)中的搅拌时间为3-5h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.以工业植物油为原料，加入石油树脂类产品，制得的产品可有效降低钻井过程中的摩阻和扭矩，减少卡钻等井下复杂事故的发生，与其它钻井液处理剂润滑性好、抗温能力强，能够有效替代沥青类产品。
2.使用工业植物油为原料，制作成本低，能够有效降低油基钻井液成本，对生物无毒或低毒，对环境无污染，更有利于大范围的推广应用，经济效益突出。
3.本发明制得的钻井液润滑防塌剂能够大幅度降低钻井液体系的润滑系数，提高钻井液体系防塌封堵性能的能力，有效解决钻井液润滑系数低的问题，提高防塌剂的封堵性不足的问题。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
在25℃下，按质量份，将60份去除杂质的工业植物油置于反应釜中，然后在搅拌状态下加入2份5wt％烧碱溶液，水解2h后(保证工业植物油水解比例不高于30％)，依次按顺序向反应釜内加入20份的C5加氢石油树脂和5份表面活性剂(表面活性剂采用乳化剂OP-10和OP-15,按1:1混合)，充分搅拌3h，保证混合乳化均匀后，即得钻井液用复合树脂润滑防塌剂，其外观为棕黄色的乳化液体。
实施例2
在28℃下，按质量份，将50份去除杂质的工业植物油置于反应釜中，然后在搅拌状态下加入2份5wt％烧碱溶液，水解3h后(保证工业植物油水解比例不高于30％)，依次按顺序向反应釜内加入30份的C9加氢石油树脂和8份月桂醇聚氧乙烯醚，充分搅拌5h，保证混合乳化均匀，即得到钻井液用复合树脂润滑防塌剂，其外观为棕黄色的乳化液体。
实施例3
针对润滑防塌剂的润滑性能进行测试，选用实施例1和实施例2制得的样品1和样品2进行测试。采用Fann极压润滑仪，分别测试膨润土基浆和加入2％产品的膨润土浆的极压润滑系数。以钻井液用乳化沥青作为对比例，对比样品1、样品2与钻井液用乳化沥青的润滑能力测试。测试结果见表1，极压润滑系数越低，表明体系的润滑能力越强。
表1 润滑系数评价结果
Figure BDA0001642822070000041
从表1中可以看出，样品1和样品2的润滑能力与使用钻井液用乳化沥青的润滑能力相当，由本发明制得的润滑防塌剂的润滑性能可以替代现有技术中的钻井液用乳化沥青。
实施例4
针对润滑防塌剂的防塌封堵性能将进行测试，选用实例1和实施例2制得的样品1和样品2进行测试。采用NP-1页岩膨胀仪，通过测试线性膨胀率表征处理剂对泥页岩的封堵效果。以钻井液用乳化沥青作为对比例，均称取10g干燥膨润土，4MPa下压实5min，分别量取蒸馏水和2％样品1溶液、2％样品2溶液和2％乳化沥青溶液10ml，测试8h线性膨胀量。测试结果见表2，线性膨胀降低率越高，证明润滑防塌剂的防塌封堵效果越好。
表2 线性膨胀测试结果
Figure BDA0001642822070000042
由表2中可以看出，样品1和样品2的线性膨胀降低率高于钻井液用乳化沥青的线性膨胀降低率，则本发明制得的润滑防塌剂的防塌封堵效果优于钻井液用乳化沥青。
综上所述，由本发明制备的钻井液用复合树脂润滑防塌剂在兼具良好的润滑性和防塌封堵性的同时，还具有良好的环保性，可以有效替代现有的乳化沥青。

Claims (10)

1.一种钻井液用复合树脂润滑防塌剂，其特征在于，由以下质量份的原料制备而成：工业植物油40-60份、碱溶液1-2份、石油树脂15-30份、表面活性剂5-8份。
2.根据权利要求1所述的钻井液用复合树脂润滑防塌剂，其特征在于：所述工业植物油为豆油、菜籽油、椰子油、棕榈油、亚麻油或蓖麻油中的一种或其中任意两种或多种以任意比例组成的混合物。
3.根据权利要求1所述的钻井液用复合树脂润滑防塌剂，其特征在于：所述石油树脂为C5加氢石油树脂、C9加氢石油树脂、C5脂肪族树脂、脂环族树脂、C5芳香族共聚树脂、C9芳香族共聚树脂、C5脂肪族共聚树脂、C9脂肪族共聚树脂、C9芳香族树脂的一种或其中任意两种或多种以任意比例组成的混合物。
4.根据权利要求1所述的钻井液用复合树脂润滑防塌剂，其特征在于：所述表面活性剂为OP-10、OP-15、月桂醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或其中任意两种或多种以任意比例组成的混合物。
5.根据权利要求1所述的钻井液用复合树脂类润滑防塌剂，其特征在于：所述碱溶液为烧碱溶液。
6.根据权利要求5所述的钻井液用复合树脂润滑防塌剂，其特征在于：所述碱溶液的浓度为5wt％。
7.一种如权利要求1-6中任意一项所述的钻井液用复合树脂润滑防塌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)取所述工业植物油去除杂质，得到预处理的原料；
2)将步骤1)中的所述原料加入反应釜内，在搅拌状态下加入碱溶液水解，得到混合液；
3)向步骤2)得到的所述混合液中依次加入所述石油树脂和表面活性剂，充分搅拌后混合乳化均匀后，得到钻井液用复合树脂润滑防塌剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中用离心的方法去除杂质。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中的水解温度为25-28℃，水解时间为2-3h。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中的搅拌时间为3-5h。
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