CN109370545A - 钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物及其制备方法 - Google Patents

钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物及其制备方法，所述的天然脂肪醇类共聚物是由下述原料制成的：硬脂酸、环氧乙烷、乙二醇、三乙醇胺、催化剂。制备方法：将原料加入反应釜中，充分混合溶解；在反应釜中充入氮气使压力达到0.4～0.5Mpa，然后加入催化剂，进行催化过程，温度为140～150℃，时间为1～2h；将反应釜自然冷却至室温，放料即得。本发明性能良好，工艺简单，有效地确保了钻井液的润滑性能，当井底钻井液温度达到浊点后析出形成一层油膜，可以有效的确保井底钻具间的润滑防卡，同时油膜还可以封堵岩石孔隙抑制泥页岩水化膨胀，适用于大位移定向井、水平井，很好的减少了井下复杂事故的发生，提高了钻井质量。

Description

钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种石油钻井助剂，具体是一种钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物。本发明还涉及所述钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物的制备方法。
背景技术
随着油气田勘探开发不断发展，特别是目前钻井大部分定向井、分支井、大位移定向井、水平井的发展，对钻井液的润滑性要求很严苛，同时要符合国家提倡的绿色环保主题。因此，如何挑选出一种高效的固体润滑剂、同时兼有其它抑制环保等特性，已经成为钻井的难题。
发明人检索到以下相关专利文献：CN105331337A公开了一种钻井液用纳米润滑剂及其制备方法，其各组分按重量百分比的原材料配制如下：将纳米SiO2粉体在真空干燥箱内120℃干燥24h，称取一定量的SiO2分散于50mL无水乙醇，一定功率下超声震荡30min，另取适量硅烷偶联剂K570溶于10mL无水乙醇中，将两者混合，继续超声处理1h后转入四口烧瓶中，N2气氛、均匀搅拌及85℃条件超声振荡条件下反应6h，反应完毕后将产物离心，用无水乙醇洗涤数次，置于60℃真空干燥箱中烘干，并标记
KH570-nano-SiO2备用。将表面改性纳米二氧化硅KH570-nano-SiO2与表面活性剂S1按一定比例添加到基础油中，加入适量稳定剂，80℃下搅拌4h，制得淡黄色透明状纳米润滑剂SD-NR。CN102093856A公开了一种钻井液用润滑剂及其制备工艺，该钻井液用润滑剂由合成脂肪酸和多元醇胺混合物组成，多元醇胺混合物包括酐醇和醇胺，酐醇与醇胺的质量比为1∶1，合成脂肪酸的质量百分比为80～90％，多元醇胺混合物的质量百分比为20～10％。制备钻井液用润滑剂的工艺：按照上述的质量分数取合成脂肪酸和多元醇胺混合物，将它们混合在一起，然后对混合物进行连续搅拌，搅拌时的温度为100℃～120℃，搅拌0.5～2.5小时后，分装制成钻井液用润滑剂。本发明制备的润滑剂实现了无毒、无污染、无腐蚀、无荧光、润滑性能好、抗高温、与各种聚合物处理剂配伍性好，水溶性能好。
CN102851004A公开了本发明一种钻井液用生物降解润滑剂及其制备方法,其配方按重量百分比计为：按重量份数含有原料油70份至90份、低碳醇8份至15份、催化剂0.5份至3份、表面活性剂3份至15份。钻井液用生物降解润滑剂的制备方法，按下述步骤进行：第一步：将原料油、低碳醇和催化剂加入反应器中在40℃至90℃的温度下进行酯交换反应和回流反应2小时至5小时。CN107556988A公开了一种抗高温环保型钻井液润滑剂，配方按重量百分比计为：植物油20～35％，硅油20～40％，抗磨剂5～10％，表面活性剂10～20％，水15～30％。该钻井液润滑剂的制备方法：(1)按比例向植物油中加入硅油，搅拌反应；(2)按比例将表面活性剂与抗磨剂混合物预先混合，搅拌反应，再与步骤(1)基础油进行混合；(3)最后按比例加入水，继续搅拌反应，经过滤得到产品。该抗高温环保型钻井液润滑剂，抗温150℃，合成工艺简单，现场应用便利，达到环保要求的高性能液体润滑剂。
上述技术部分使用原料不易降解，同时环保性突出不足，对于大斜度定向井、水平井没有给出解决方案，对于页岩气井储层存在的问题没有给出解决方案，没有抑制封堵的能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物，它性能良好，制备工艺简单，具有较强的润滑抑制能力，能有效地确保钻井液的润滑性能，当井底钻井液温度达到浊点后析出形成一层油膜，能有效地确保井底钻具间的润滑防卡，同时油膜还可以封堵岩石孔隙抑制泥页岩水化膨胀，适用于大位移定向井、水平井，很好的减少井下复杂事故的发生，提高钻井质量。
为此，本发明所要解决的另一技术问题在于，提供一种上述钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物(或者说是作为钻井液抑制润滑剂用的天然脂肪醇类共聚物)，其技术方案在于它是由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：
所述的催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或两种以任意比例形成的组合物。
所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①按上述重量配比称取各原料，将硬脂酸、环氧乙烷、乙二醇、三乙醇胺加入反应釜中，(搅拌)使各原料充分混合溶解，得到混合料；②在反应釜中充入氮气使压力达到0.4～0.5Mpa，然后加入催化剂，对混合料进行催化过程，催化过程中温度为140～150℃，时间为1～2h，充入氮气使压力维持在0.4～0.5Mpa，催化过程进行完后得到中间产物；③将反应釜自然冷却至室温，(放气至压力为零时)放料(出料)，所得最终产物即为钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物。
所述的以上各原材料在市面上均可以买到。
上述技术方案中，优选的技术方案可以是，所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物是由下述重量配比的原料制成的：
所述的催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠两种原料形成的组合物，氢氧化钾与氢氧化钠的重量之比为2∶1。
所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①按上述重量配比称取各原料，将硬脂酸、环氧乙烷、乙二醇、三乙醇胺加入反应釜中，使各原料充分混合溶解，得到混合料；②在反应釜中充入氮气使压力达到0.4～0.43Mpa，然后加入催化剂，对混合料进行催化过程，催化过程中温度为140℃，时间为2h，充入氮气使压力维持在0.4～0.43Mpa，催化过程进行完后得到中间产物；③将反应釜自然冷却至室温，放料，所得最终产物即为钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物是由下述重量配比的原料制成的：
所述的催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠两种原料形成的组合物，氢氧化钾与氢氧化钠的重量之比为1∶1。
所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①按上述重量配比称取各原料，将硬脂酸、环氧乙烷、乙二醇、三乙醇胺加入反应釜中，使各原料充分混合溶解，得到混合料；②在反应釜中充入氮气使压力达到0.45～0.5Mpa，然后加入催化剂，对混合料进行催化过程，催化过程中温度为150℃，时间为1h，充入氮气使压力维持在0.45～0.5Mpa，催化过程进行完后得到中间产物；③将反应釜自然冷却至室温，放料，所得最终产物即为钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物是由下述重量配比的原料制成的：
所述的催化剂为氢氧化钾。
所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①按上述重量配比称取各原料，将硬脂酸、环氧乙烷、乙二醇、三乙醇胺加入反应釜中，使各原料充分混合溶解，得到混合料；②在反应釜中充入氮气使压力达到0.45Mpa，然后加入催化剂，对混合料进行催化过程，催化过程中温度为145℃，时间为1.5h，充入氮气使压力维持在0.45Mpa，催化过程进行完后得到中间产物；③将反应釜自然冷却至室温，放料，所得最终产物即为钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物。
本发明的制备方法包括以下步骤：原料混合、催化反应、防腐降温冷却。本发明的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物具有良好的性能，参见本说明书后面的表1。本发明的性能为：密度0.85～1.00g/cm3，润滑系数降低率≥50.0％。本发明的固体润滑剂天然脂肪醇类共聚物性能良好，与已有相关的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物相比，在相同实验条件下，本发明的性能皆优于已有技术的，且本发明的工艺步骤相对简化，简单易行，易于控制和实现，其制造成本降低了20％以上，适用于工业化大规模生产。
综上所述，本发明的天然脂肪醇类共聚物性能良好，制备工艺简单，具有较强的润滑抑制能力，能有效地确保钻井液的润滑性能，当井底钻井液温度达到浊点后析出形成一层油膜，能有效地确保井底钻具间的润滑防卡，同时油膜还可以封堵岩石孔隙抑制泥页岩水化膨胀，适用于大位移定向井、水平井，很好的减少了井下复杂事故的发生，提高了钻井质量，达到了市场上使用范围较广的固体润滑剂的技术要求。
具体实施方式
为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：本发明所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物是由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：
所述的催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠两种原料形成的组合物，氢氧化钾与氢氧化钠的重量之比为2∶1。
所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①按上述重量配比称取各原料，将硬脂酸、环氧乙烷、乙二醇、三乙醇胺加入反应釜中，使各原料充分混合溶解，得到混合料；②在反应釜中充入氮气使压力达到0.4～0.43Mpa，然后加入催化剂，对混合料进行催化过程，催化过程中温度为140℃，时间为2h，充入氮气使压力维持在0.4～0.43Mpa，催化过程进行完后得到中间产物；③将反应釜自然冷却至室温，放料，所得最终产物即为钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物。
实施例2：本发明所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物是由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：
所述的催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠两种原料形成的组合物，氢氧化钾与氢氧化钠的重量之比为1∶1。
所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①按上述重量配比称取各原料，将硬脂酸、环氧乙烷、乙二醇、三乙醇胺加入反应釜中，使各原料充分混合溶解，得到混合料；②在反应釜中充入氮气使压力达到0.45～0.5Mpa，然后加入催化剂，对混合料进行催化过程，催化过程中温度为150℃，时间为1h，充入氮气使压力维持在0.45～0.5Mpa，催化过程进行完后得到中间产物；③将反应釜自然冷却至室温，放料，所得最终产物即为钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物。
实施例3：本发明所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物是由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：
所述的催化剂为氢氧化钾。
所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①按上述重量配比称取各原料，将硬脂酸、环氧乙烷、乙二醇、三乙醇胺加入反应釜中，使各原料充分混合溶解，得到混合料；②在反应釜中充入氮气使压力达到0.45Mpa，然后加入催化剂，对混合料进行催化过程，催化过程中温度为145℃，时间为1.5h，充入氮气使压力维持在0.45Mpa，催化过程进行完后得到中间产物；③将反应釜自然冷却至室温，放料，所得最终产物即为钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物。
以下为本发明的试验部分：
表1为(以上)各实施例制备的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物性能测定结果。
表1各实施例制备的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物性能测定结果
由表1可知：本发明各实施例制备的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物均能达到良好的性能效果。本发明在淡水钻井液中的加量(重量百分比)为1％～2％，在盐水钻井液中的加量为2％～3％。本发明的性能为：密度0.85～1.00g/cm3，润滑系数降低率≥50.0％，表观粘度比≤1.0，表观粘度比就是基础浆添加本发明的天然脂肪醇类共聚物后的表观粘度与基础浆表观粘度之比。本发明的性能好，与已有相关的钻井液用润滑抑制剂相比，在相同实验条件下，本发明的性能皆优于已有技术的，且本发明的工艺步骤相对简化，简单易行，易于控制和实现，其制造成本降低了20％以上。
综上所述，本发明的天然脂肪醇类共聚物性能良好，制备工艺简单，具有较强的润滑抑制能力，能有效地确保钻井液的润滑性能，当井底钻井液温度达到浊点后析出形成一层油膜，能有效地确保井底钻具间的润滑防卡，同时油膜还可以封堵岩石孔隙抑制泥页岩水化膨胀，适用于大位移定向井、水平井，很好的减少了井下复杂事故的发生，提高了钻井质量，达到了市场上使用范围较广的固体润滑剂的技术要求。

Claims (6)

1.一种钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：
所述的催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或两种以任意比例形成的组合物；
所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①按上述重量配比称取各原料，将硬脂酸、环氧乙烷、乙二醇、三乙醇胺加入反应釜中，使各原料充分混合溶解，得到混合料；②在反应釜中充入氮气使压力达到0.4～0.5Mpa，然后加入催化剂，对混合料进行催化过程，催化过程中温度为140～150℃，时间为1～2h，充入氮气使压力维持在0.4～0.5Mpa，催化过程进行完后得到中间产物；③将反应釜自然冷却至室温，放料，所得最终产物即为钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物。
2.根据权利要求1所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：
所述的催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠两种原料形成的组合物，氢氧化钾与氢氧化钠的重量之比为2∶1；
所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①按上述重量配比称取各原料，将硬脂酸、环氧乙烷、乙二醇、三乙醇胺加入反应釜中，使各原料充分混合溶解，得到混合料；②在反应釜中充入氮气使压力达到0.4～0.43Mpa，然后加入催化剂，对混合料进行催化过程，催化过程中温度为140℃，时间为2h，充入氮气使压力维持在0.4～0.43Mpa，催化过程进行完后得到中间产物；③将反应釜自然冷却至室温，放料，所得最终产物即为钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物。
3.根据权利要求1所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：
所述的催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠两种原料形成的组合物，氢氧化钾与氢氧化钠的重量之比为1∶1；
所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①按上述重量配比称取各原料，将硬脂酸、环氧乙烷、乙二醇、三乙醇胺加入反应釜中，使各原料充分混合溶解，得到混合料；②在反应釜中充入氮气使压力达到0.45～0.5Mpa，然后加入催化剂，对混合料进行催化过程，催化过程中温度为150℃，时间为1h，充入氮气使压力维持在0.45～0.5Mpa，催化过程进行完后得到中间产物；③将反应釜自然冷却至室温，放料，所得最终产物即为钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物。
4.根据权利要求1所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的：
所述的催化剂为氢氧化钾；
所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①按上述重量配比称取各原料，将硬脂酸、环氧乙烷、乙二醇、三乙醇胺加入反应釜中，使各原料充分混合溶解，得到混合料；②在反应釜中充入氮气使压力达到0.45Mpa，然后加入催化剂，对混合料进行催化过程，催化过程中温度为145℃，时间为1.5h，充入氮气使压力维持在0.45Mpa，催化过程进行完后得到中间产物；③将反应釜自然冷却至室温，放料，所得最终产物即为钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物。
5.一种权利要求1所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物的制备方法，其特征在于它包括如下工艺步骤：①按上述重量配比称取各原料，将硬脂酸、环氧乙烷、乙二醇、三乙醇胺加入反应釜中，使各原料充分混合溶解，得到混合料；②在反应釜中充入氮气使压力达到0.4～0.5Mpa，然后加入催化剂，对混合料进行催化过程，催化过程中温度为140～150℃，时间为1～2h，充入氮气使压力维持在0.4～0.5Mpa，催化过程进行完后得到中间产物；③将反应釜自然冷却至室温，放料，所得最终产物即为钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物。
6.根据权利要求1所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物的制备方法，其特征在于所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物是由下述重量配比的原料制成的：
所述的催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠两种原料形成的组合物，氢氧化钾与氢氧化钠的重量之比为2∶1；
所述的钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物的制备方法包括如下工艺步骤：①按上述重量配比称取各原料，将硬脂酸、环氧乙烷、乙二醇、三乙醇胺加入反应釜中，使各原料充分混合溶解，得到混合料；②在反应釜中充入氮气使压力达到0.4～0.43Mpa，然后加入催化剂，对混合料进行催化过程，催化过程中温度为140℃，时间为2h，充入氮气使压力维持在0.4～0.43Mpa，催化过程进行完后得到中间产物；③将反应釜自然冷却至室温，放料，所得最终产物即为钻井液用抑制润滑剂天然脂肪醇类共聚物。
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