CN109666462A - 一种钻井液用生物质润滑剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种钻井液用生物质润滑剂，由包括以下组分的原料制备而成：生物质基础油15重量份～30重量份；离子液体抗磨剂3重量份～5重量份；乳化剂2重量份～5重量份；消泡剂0.5重量份～1重量份；提粘剂0.05重量份～0.1重量份；水58重量份～80重量份；所述生物质基础油由天然脂肪醇的前馏份、有机酸和脂肪酶催化剂制备而成；所述提粘剂为高粘羧甲基纤维素钠。与现有技术相比，本发明提供的钻井液用生物质润滑剂采用特定含量的组分，实现了较好的相互作用，产品具有强润滑、抗高温、环保无毒特性，且配伍性好；适用于大位移井、斜井及水平井等特殊钻井作业，尤其适合储层埋藏深、高温高压的油气井。

Description

一种钻井液用生物质润滑剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及油气井开采技术领域，更具体地说，是涉及一种钻井液用生物质润滑剂及其制备方法。
背景技术
现今，随着石油勘探开发领域的日益扩大，钻探地层不断加深，钻探方式不断翻新，钻探难度也在逐年增加，深井、超深井、定向井、水平井、大位移井、小井眼井、高密度长裸眼井等特殊条件井日益增多，而且钻井速度又需要大幅度提高。而钻井液润滑剂能够降低井壁与钻具、钻具与套管之间的摩阻，减少井下复杂情况，提高钻井速度，因此，使用钻井液润滑剂是解决这些复杂问题的一种方法。
然而随着钻遇高温、高压、膏岩层及各种复杂地层的几率愈来愈高，对钻井液润滑剂的要求也愈来愈苛刻。钻井液润滑剂不仅需要能够抗磨和降磨阻，还需要具有良好的耐温、抗盐性能；此外，还要求配伍性好，不腐蚀金属，不污染环境，不影响对地层资料的分析和评价，无毒或低毒，无荧光或低荧光，易生物降解，不起泡，不增粘，对钻井液流变性无明显影响等。
目前，我国油气钻井行业使用的钻井液润滑剂品种相对较少，而且都有一定的局限性。有的是在钻井液中混原油、白油等矿物油，不环保；有的在钻井液pH高于10时分解失效；有的使钻井液起泡；还有的在盐水中难于分散等等。然而实际在许多地区钻井时必须考虑对高温高压、钻井液起泡、无机盐侵蚀等多种问题的综合治理。因此，集绿色、强润滑、抗高温、配伍性等多功能于一体的润滑剂研制具有十分重要的现实意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钻井液用生物质润滑剂及其制备方法，本发明提供的生物质润滑剂具有强润滑、抗高温、环保无毒特性，且配伍性好。
本发明提供了一种钻井液用生物质润滑剂，由包括以下组分的原料制备而成：
生物质基础油15重量份～30重量份；
离子液体抗磨剂3重量份～5重量份；
乳化剂2重量份～5重量份；
消泡剂0.5重量份～1重量份；
提粘剂0.05重量份～0.1重量份；
水58重量份～80重量份；
所述生物质基础油由天然脂肪醇的前馏份、有机酸和脂肪酶催化剂制备而成；
所述提粘剂为高粘羧甲基纤维素钠。
优选的，所述离子液体抗磨剂包括1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1,3-二乙基咪唑磷酸二乙酯盐、1-乙基-3-丁基咪唑磷酸二乙酯盐和1-乙基-3-辛基咪唑磷酸二乙酯盐中的一种或多种。
优选的，所述乳化剂包括丙二醇单硬脂酸酯、双乙酰酒石酸单甘油酯和硬脂酰乳酸钠-钙中的一种或多种。
优选的，所述消泡剂包括二甲基硅油-300、二甲基硅油-500和二甲基硅油-1000中的一种或多种。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的钻井液用生物质润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
a)将天然脂肪醇的前馏份、有机酸和脂肪酶催化剂进行反应，得到生物质基础油；
b)将步骤a)得到的生物质基础油与离子液体抗磨剂、乳化剂、消泡剂、提粘剂和水进行混合，得到钻井液用生物质润滑剂。
优选的，步骤a)中所述天然脂肪醇的前馏份包括棕榈油天然脂肪醇的前馏份、大豆油天然脂肪醇的前馏份和菜籽油天然脂肪醇的前馏份中的一种或多种。
优选的，步骤a)中所述脂肪酶催化剂包括皱褶假丝酵母脂肪酶、南极假丝酵母脂肪酶和玫瑰假丝酵母脂肪酶中的一种或多种。
优选的，步骤a)中所述天然脂肪醇的前馏份、有机酸和脂肪酶催化剂的摩尔比为1∶1∶(0.02n～0.05n)；其中n为天然脂肪醇的前馏份中羟基的摩尔量。
优选的，步骤a)中所述反应的温度为30℃～50℃，时间为6h～12h。
优选的，步骤b)中所述混合的方式为搅拌；所述搅拌的速度为1000r/min～1800r/min，时间为1h～3h。
本发明提供了一种钻井液用生物质润滑剂，由包括以下组分的原料制备而成：生物质基础油15重量份～30重量份；离子液体抗磨剂3重量份～5重量份；乳化剂2重量份～5重量份；消泡剂0.5重量份～1重量份；提粘剂0.05重量份～0.1重量份；水58重量份～80重量份；所述生物质基础油由天然脂肪醇的前馏份、有机酸和脂肪酶催化剂制备而成；所述提粘剂为高粘羧甲基纤维素钠。与现有技术相比，本发明提供的钻井液用生物质润滑剂采用特定含量的组分，实现了较好的相互作用，产品具有强润滑、抗高温、环保无毒特性，且配伍性好；适用于大位移井、移井、斜井及水平井等特殊钻井作业，尤其适合储层埋藏深、高温高压的油气井。实验结果表明，本发明提供的钻井液用生物质润滑剂，抗温可达220℃，在水基钻井液中稳定性好；能够显著降低极压润滑系数，淡水浆润滑系数降低率≥90％，4％盐水浆润滑系数降低率≥85％，饱和盐水润滑系数降低率≥75％，其对减少卡钻等井下复杂情况，保证安全、优质、快速钻进起着至关重要的作用；生物毒性为EC50≥151400mg/L，动物LD50≥5000mg/kg，且不腐性金属，不污染环境，环保性好；并且淡水浆中加入该生物质润滑剂后表观粘度变化小，滤失量变化小，起泡率≤4％，表面张力降低率≥53％，与自来水、地层水、水基钻井液等混合无沉淀，在水基钻井液中配伍性好，加入钻井液中不起泡不增粘，对钻井液流变性无明显影响，其滤失量基本无变化，对稳定井壁起着重要作用。此外，本发明提供的钻井液用生物质润滑剂低荧光，荧光级别≤3级，不影响对地层资料的分析和评价。
另外，本发明提供的钻井液用生物质润滑剂的制备方法工艺简单，制备原料绿色无毒且价格低廉；生物质基础油制备工艺环保、高效，且无需纯化，成本低。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
本发明提供了一种钻井液用生物质润滑剂，由包括以下组分的原料制备而成：
生物质基础油15重量份～30重量份；
离子液体抗磨剂3重量份～5重量份；
乳化剂2重量份～5重量份；
消泡剂0.5重量份～1重量份；
提粘剂0.05重量份～0.1重量份；
水58重量份～80重量份；
所述生物质基础油由天然脂肪醇的前馏份、有机酸和脂肪酶催化剂制备而成；
所述提粘剂为高粘羧甲基纤维素钠。
在本发明中，所述生物质基础油由天然脂肪醇的前馏份、有机酸和脂肪酶催化剂制备而成。本发明以天然脂肪醇的前馏份为原料制备生物质基础油，制备原料绿色无毒且价格低廉；同时，制备得到的生物质基础油无需纯化，与其他原料组分具有较好的相互作用。在本发明中，所述天然脂肪醇的前馏份优选包括棕榈油天然脂肪醇的前馏份、大豆油天然脂肪醇的前馏份和菜籽油天然脂肪醇的前馏份中的一种或多种，更优选为棕榈油天然脂肪醇的前馏份、大豆油天然脂肪醇的前馏份或菜籽油天然脂肪醇的前馏份。
在本发明中，所述有机酸优选包括乙酸、丁酸、己酸、辛酸和癸酸中的一种或多种，更优选为乙酸、丁酸、己酸、辛酸或癸酸。本发明对所述有机酸的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述乙酸、丁酸、己酸、辛酸和癸酸的市售商品即可。
在本发明中，所述脂肪酶催化剂优选包括皱褶假丝酵母脂肪酶、南极假丝酵母脂肪酶和玫瑰假丝酵母脂肪酶中的一种或多种，更优选为皱褶假丝酵母脂肪酶、南极假丝酵母脂肪酶或玫瑰假丝酵母脂肪酶。本发明对所述脂肪酶催化剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述皱褶假丝酵母脂肪酶、南极假丝酵母脂肪酶和玫瑰假丝酵母脂肪酶的市售商品即可。
在本发明中，天然脂肪醇的前馏份、有机酸和脂肪酶催化剂的摩尔比优选为1∶1∶(0.02n～0.05n)；其中n为天然脂肪醇的前馏份中羟基的摩尔量。
在本发明中，所述钻井液用生物质润滑剂包括15重量份～30重量份的生物质基础油。
在本发明中，所述离子液体抗磨剂优选包括1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1,3-二乙基咪唑磷酸二乙酯盐、1-乙基-3-丁基咪唑磷酸二乙酯盐和1-乙基-3-辛基咪唑磷酸二乙酯盐中的一种或多种，更优选为1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EAMM][BF4])、1,3-二乙基咪唑磷酸二乙酯盐([EEM][EP])、1-乙基-3-丁基咪唑磷酸二乙酯盐([EBM][EP])或1-乙基-3-辛基咪唑磷酸二乙酯盐([EOM][EP])。在本发明中，所述钻井液用生物质润滑剂包括3重量份～5重量份的离子液体抗磨剂。
在本发明中，所述乳化剂优选包括丙二醇单硬脂酸酯、双乙酰酒石酸单甘油酯和硬脂酰乳酸钠-钙中的一种或多种，更优选为丙二醇单硬脂酸酯、双乙酰酒石酸单甘油酯和硬脂酰乳酸钠-钙。本发明对所述乳化剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述丙二醇单硬脂酸酯、双乙酰酒石酸单甘油酯和硬脂酰乳酸钠-钙的市售商品即可。在本发明中，所述钻井液用生物质润滑剂包括2重量份～5重量份的乳化剂。
在本发明中，所述消泡剂优选包括二甲基硅油-300、二甲基硅油-500和二甲基硅油-1000中的一种或多种，更优选为二甲基硅油-300、二甲基硅油-500或二甲基硅油-1000。在本发明中，所述二甲基硅油-300的运动黏度为300mm2/s；所述二甲基硅油-500的运动黏度为500mm2/s；所述二甲基硅油-1000的运动黏度为1000mm2/s。在本发明中，所述钻井液用生物质润滑剂包括0.5重量份～1重量份的消泡剂。
在本发明中，所述提粘剂为高粘羧甲基纤维素钠；所述高粘羧甲基纤维素钠中葡萄糖的聚合度为200～600。在本发明优选的实施例中，所述提粘剂为CMC-HV提粘剂。在本发明中，所述钻井液用生物质润滑剂包括0.05重量份～0.1重量份的提粘剂。
在本发明中，所述水优选为自来水或去离子水，本发明对此没有特殊限制。在本发明中，所述钻井液用生物质润滑剂包括58重量份～80重量份的水，优选为58.9重量份～79.45重量份。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的钻井液用生物质润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
a)将天然脂肪醇的前馏份、有机酸和脂肪酶催化剂进行反应，得到生物质基础油；
b)将步骤a)得到的生物质基础油与离子液体抗磨剂、乳化剂、消泡剂、提粘剂和水进行混合，得到钻井液用生物质润滑剂。
本发明首先将将天然脂肪醇的前馏份、有机酸和脂肪酶催化剂进行反应，得到生物质基础油。在本发明中，所述天然脂肪醇的前馏份优选包括棕榈油天然脂肪醇的前馏份、大豆油天然脂肪醇的前馏份和菜籽油天然脂肪醇的前馏份中的一种或多种，更优选为棕榈油天然脂肪醇的前馏份、大豆油天然脂肪醇的前馏份或菜籽油天然脂肪醇的前馏份。
在本发明中，所述有机酸优选包括乙酸、丁酸、己酸、辛酸和癸酸中的一种或多种，更优选为乙酸、丁酸、己酸、辛酸或癸酸。本发明对所述有机酸的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述乙酸、丁酸、己酸、辛酸和癸酸的市售商品即可。
在本发明中，所述脂肪酶催化剂优选包括皱褶假丝酵母脂肪酶、南极假丝酵母脂肪酶和玫瑰假丝酵母脂肪酶中的一种或多种，更优选为皱褶假丝酵母脂肪酶、南极假丝酵母脂肪酶或玫瑰假丝酵母脂肪酶。本发明对所述脂肪酶催化剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述皱褶假丝酵母脂肪酶、南极假丝酵母脂肪酶和玫瑰假丝酵母脂肪酶的市售商品即可。
在本发明中，所述天然脂肪醇的前馏份、有机酸和脂肪酶催化剂的摩尔比优选为1∶1∶(0.02n～0.05n)；其中n为天然脂肪醇的前馏份中羟基的摩尔量。在本发明中，天然脂肪醇的前馏份中羟基的摩尔量n按照《非离子表面活性剂羟值的测定》(GB/T 7383-1997)的方法，通过对天然脂肪醇的前馏份中的羟基(-OH)进行滴定，确定出n的数值。在本发明一个优选的实施例中，所述天然脂肪醇的前馏份为棕榈油天然脂肪醇的前馏份，经测定，棕榈油天然脂肪醇的前馏份中羟基的摩尔量n为0.31；在本发明另一个优选的实施例中，所述天然脂肪醇的前馏份为大豆油天然脂肪醇的前馏份，经测定，大豆油天然脂肪醇的前馏份中羟基的摩尔量n为0.27；在本发明另一个优选的实施例中，所述天然脂肪醇的前馏份为菜籽油天然脂肪醇的前馏份，经测定，菜籽油天然脂肪醇的前馏份中羟基的摩尔量n为0.44。
本发明对所述反应的容器没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的装有冷凝管的密闭容器即可。本发明优选在反应容器中依次加入天然脂肪醇的前馏份、有机酸和脂肪酶催化剂。
在本发明中，所述反应的过程优选在搅拌的条件下进行，所述搅拌的速度优选为100r/min～300r/min。在本发明中，所述反应的温度优选为30℃～50℃；所述反应的时间优选为6h～12h。
反应完成后，本发明优选将反应产物冷却至室温后取出，得到生物质基础油。
得到所述生物质基础油后，本发明将得到的生物质基础油与离子液体抗磨剂、乳化剂、消泡剂、提粘剂和水进行混合，得到钻井液用生物质润滑剂。在本发明中，所述离子液体抗磨剂、乳化剂、消泡剂、提粘剂和水均与上述技术方案中所述的相同，在此不再赘述。
本发明对所述混合的装置没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的搅拌罐即可。本发明优选在混合装置中依次加入生物质基础油、离子液体抗磨剂、乳化剂、消泡剂、提粘剂和水。
在本发明中，所述混合的方式优选为搅拌，目的是使各原料混合均匀。在本发明中，所述搅拌的速度优选为1000r/min～1800r/min；所述搅拌的时间优选为1h～3h。
本发明提供了一种钻井液用生物质润滑剂，由包括以下组分的原料制备而成：生物质基础油15重量份～30重量份；离子液体抗磨剂3重量份～5重量份；乳化剂2重量份～5重量份；消泡剂0.5重量份～1重量份；提粘剂0.05重量份～0.1重量份；水58重量份～80重量份；所述生物质基础油由天然脂肪醇的前馏份、有机酸和脂肪酶催化剂制备而成；所述提粘剂为高粘羧甲基纤维素钠。与现有技术相比，本发明提供的钻井液用生物质润滑剂采用特定含量的组分，实现了较好的相互作用，产品具有强润滑、抗高温、环保无毒特性，且配伍性好；适用于直井、斜井及水平井等井型，淡水、海水及饱和盐水体系。实验结果表明，本发明提供的钻井液用生物质润滑剂，抗温可达220℃，在水基钻井液中稳定性好；能够显著降低极压润滑系数，淡水浆润滑系数降低率≥90％，4％盐水浆润滑系数降低率≥85％，饱和盐水润滑系数降低率≥75％，其对减少卡钻等井下复杂情况，保证安全、优质、快速钻进起着至关重要的作用；生物毒性为EC50≥151400mg/L，动物LD50≥5000mg/kg，且不腐性金属，不污染环境，环保性好；并且淡水浆中加入该生物质润滑剂后表观粘度变化小，滤失量变化小，起泡率≤4％，表面张力降低率≥53％，与自来水、地层水、水基钻井液等混合无沉淀，在水基钻井液中配伍性好，加入钻井液中不起泡不增粘，对钻井液流变性无明显影响，其滤失量基本无变化，对稳定井壁起着重要作用。此外，本发明提供的钻井液用生物质润滑剂低荧光，荧光级别≤3级，不影响对地层资料的分析和评价。
另外，本发明提供的钻井液用生物质润滑剂的制备方法工艺简单，制备原料绿色无毒且价格低廉；生物质基础油制备工艺环保、高效，且无需纯化，成本低。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
(1)生物质基础油的制备：
在装有冷凝管的密闭容器中，依次加入摩尔比为1∶1∶0.02n的棕榈油天然脂肪醇的前馏份、乙酸和皱褶假丝酵母脂肪酶(n为棕榈油天然脂肪醇的前馏份中羟基的摩尔量)，在100r/min的搅拌速度情况下，加热至30℃反应6h，冷却至室温后取出，得到生物质基础油。
按照《非离子表面活性剂羟值的测定》(GB/T 7383-1997)的方法，对棕榈油天然脂肪醇的前馏份中的羟基(-OH)进行滴定，从而确定出n的数值，经测定，棕榈油天然脂肪醇的前馏份中羟基的摩尔量n为0.31(下同)。
(2)生物质润滑剂的制备：
按照重量百分比备料，依次将15％的步骤(1)得到的生物质基础油、3％的[EAMM][BF4]离子液体抗磨剂、2％的丙二醇单硬脂酸酯乳化剂、0.5％的二甲基硅油-300消泡剂、0.05％的CMC-HV提粘剂和79.45％的自来水加入到搅拌罐中，在1000r/min的速度下搅拌1h，使其混合均匀，得到生物质润滑剂。
实施例2
(1)生物质基础油的制备：
在装有冷凝管的密闭容器中，依次加入摩尔比为1∶1∶0.05n的大豆油天然脂肪醇的前馏份、丁酸和南极假丝酵母脂肪酶(n为大豆油天然脂肪醇的前馏份中羟基的摩尔量)，在300r/min的搅拌速度情况下，加热至50℃反应12h，冷却至室温后取出，得到生物质基础油。
经测定，大豆油天然脂肪醇的前馏份中羟基的摩尔量n为0.27。
(2)生物质润滑剂的制备：
按照重量百分比备料，依次将30％的步骤(1)得到的生物质基础油、5％的[EEM][EP]离子液体抗磨剂、5％的双乙酰酒石酸单甘油酯乳化剂、1％的二甲基硅油-500消泡剂、0.1％的CMC-HV提粘剂和58.9％的去离子水加入到搅拌罐中，在1800r/min的速度下搅拌3h，使其混合均匀，得到生物质润滑剂。
实施例3
(1)生物质基础油的制备：
在装有冷凝管的密闭容器中，依次加入摩尔比为1∶1∶0.04n的菜籽油天然脂肪醇的前馏份、己酸和玫瑰假丝酵母脂肪酶(n为菜籽油天然脂肪醇的前馏份中羟基的摩尔量)，在200r/min的搅拌速度情况下，加热至40℃反应9h，冷却至室温后取出，得到生物质基础油。
经测定，菜籽油天然脂肪醇的前馏份中羟基的摩尔量n为0.44。
(2)生物质润滑剂的制备：
按照重量百分比备料，依次将22.5％的步骤(1)得到的生物质基础油、4％的[EBM][EP]离子液体抗磨剂、3.5％的硬脂酰乳酸钠-钙乳化剂、0.75％的二甲基硅油-1000消泡剂、0.07％的CMC-HV提粘剂和69.18％的自来水加入到搅拌罐中，在1400r/min的速度下搅拌2h，使其混合均匀，得到生物质润滑剂。
实施例4
(1)生物质基础油的制备：
在装有冷凝管的密闭容器中，依次加入摩尔比为1∶1∶0.03n的棕榈油天然脂肪醇的前馏份、辛酸和皱褶假丝酵母脂肪酶(n为棕榈油天然脂肪醇的前馏份中羟基的摩尔量)，在150r/min的搅拌速度情况下，加热至38℃反应10h，冷却至室温后取出，得到生物质基础油。
经测定，棕榈油天然脂肪醇的前馏份中羟基的摩尔量n为0.31。
(2)生物质润滑剂的制备：
按照重量百分比备料，依次将15％的步骤(1)得到的生物质基础油、5％的[EOM][EP]离子液体抗磨剂、2％的丙二醇单硬脂酸酯乳化剂、1％的二甲基硅油-500消泡剂、0.05％的CMC-HV提粘剂和76.95％的去离子水加入到搅拌罐中，在1500r/min的速度下搅拌2.5h，使其混合均匀，得到生物质润滑剂。
实施例5
(1)生物质基础油的制备：
在装有冷凝管的密闭容器中，依次加入摩尔比为1∶1∶0.025n的棕榈油天然脂肪醇的前馏份、癸酸和南极假丝酵母脂肪酶(n为棕榈油天然脂肪醇的前馏份中羟基的摩尔量)，在250r/min的搅拌速度情况下，加热至45℃反应8h，冷却至室温后取出，得到生物质基础油。
经测定，棕榈油天然脂肪醇的前馏份中羟基的摩尔量n为0.31。
(2)生物质润滑剂的制备：
按照重量百分比备料，依次将30％的步骤(1)得到的生物质基础油、3％的[EBM][EP]离子液体抗磨剂、5％的丙二醇单硬脂酸酯乳化剂、0.5％的二甲基硅油-500消泡剂、0.1％的CMC-HV提粘剂和61.4％的去离子水加入到搅拌罐中，在1600r/min的速度下搅拌1.5h，使其混合均匀，得到生物质润滑剂。
实施例6
(1)生物质基础油的制备：
在装有冷凝管的密闭容器中，依次加入摩尔比为1∶1∶0.035n的大豆油天然脂肪醇的前馏份、丁酸和玫瑰假丝酵母脂肪酶(n为大豆油天然脂肪醇的前馏份中羟基的摩尔量)，在200r/min的搅拌速度情况下，加热至37℃反应11h，冷却至室温后取出，得到生物质基础油。
经测定，大豆油天然脂肪醇的前馏份中羟基的摩尔量n为0.27。
(2)生物质润滑剂的制备：
按照重量百分比备料，依次将25％的步骤(1)得到的生物质基础油、4％的[EOM][EP]离子液体抗磨剂、4％的丙二醇单硬脂酸酯乳化剂、0.7％的二甲基硅油-1000消泡剂、0.08％的CMC-HV提粘剂和66.22％的去离子水加入到搅拌罐中，在1200r/min的速度下搅拌2h，使其混合均匀，得到生物质润滑剂。
对实施例1～6提供的生物质润滑剂的润滑性能进行测试，测定方法如下：
分别于高搅杯1#、2#、3#、4#、5#、6#中加入配制好的淡水基浆300mL，将1#、3#、5#高搅杯基浆高搅5min，倒入老化罐1#、3#、5#中；分别取3g实施例1～6提供的生物质润滑剂加入2#、4#、6#高搅杯基浆中，高搅5min，倒入老化罐2#、4#、6#中；然后将1#～6#老化罐在220℃滚子加热炉中热滚16h，取出冷却至室温，高搅5min，测其润滑系数。测试结果参见表1所示。
分别于高搅杯1#、2#、3#、4#、5#、6#中加入配制好的淡水基浆300mL，向1#、3#、5#高搅杯中加入12g NaC1，高搅5min，倒入老化罐1#、3#、5#中；向2#、4#、6#高搅杯中加入12gNaC1，高搅5min，再分别加入3g实施例1～6提供的生物质润滑剂，再高搅5min，倒入老化罐2#、4#、6#中；然后将1#～6#老化罐在220℃滚子加热炉中热滚16h，取出冷却至室温，高搅5min，测其润滑系数。测试结果参见表2所示。
分别于高搅杯1#、2#、3#、4#、5#、6#中加入配制好的淡水基浆300mL，向1#、3#、5#高搅杯中加入108g NaC1，高搅5min，倒入老化罐1#、3#、5#中；向2#、4#、6#高搅杯中加入108gNaC1，高搅5min，再分别加入3g实施例1～6提供的生物质润滑剂，再高搅5min，倒入老化罐2#、4#、6#中；然后将1#～6#老化罐在220℃滚子加热炉中热滚16h，取出冷却至室温，高搅5min，测其润滑系数。测试结果参见表3所示。
其中，高速搅拌器转速为：11000±300r/min；上述淡水基浆的配制方法具体为：在高搅杯中分别加入300mL蒸馏水，0.6g无水碳酸钠，15g钠膨润土，高搅20min，期间至少中断两次以刮下沾附在杯壁上的粘附物，在25℃±1℃下弥补养护24h，使其表观粘度达到13mpa.s～15mpa.s，如果达不到适当调节膨润土加量。
表1实施例1～6提供的生物质润滑剂在淡水浆中的润滑性能数据
表2实施例1～6提供的生物质润滑剂在4％盐水浆中的润滑性能数据
表3实施例1～6提供的生物质润滑剂在饱和盐水浆中的润滑性能数据
由表1～3可以看出，本发明实施例1～6提供的生物质润滑剂在220℃高温条件下的淡水浆润滑系数降低率大于90％，4％盐水浆润滑系数降低率大于85％，饱和盐水润滑系数降低率大于75％，说明本发明提供的生物质润滑剂的润滑性能好。
对本发明实施例1～6提供的生物质润滑剂进行起泡率测试，分别取养护好的淡水基浆300mL于高搅杯1#、3#、5#中，分别加入3g实施例1～6提供的生物质润滑剂，高搅5min，搅拌停止后开始计时，在20s内将浆液倒入500mL量筒中，30s内读出体积，可计算出起泡率。测试结果参见表4所示。其中淡水基浆的配制方法与上述测试润滑系数时淡水基浆的配制方法相同。
表4实施例1～6提供的生物质润滑剂在淡水浆中的起泡性能数据
由表4可以看出，在基浆中加入本发明提供的生物质润滑剂后，起泡率≤4.0％，说明本发明提供的生物质润滑剂与水基钻井液配伍性好，基本不起泡。
对本发明实施例1～6提供的生物质润滑剂进行荧光级别测试，分别在洁净烘干的编号为1#、2#、3#的100mL烧杯中加入20mL三氯甲烷，再分别加入1g需测定荧光级别的实施例1～6提供的生物质润滑剂，摇匀、放置、澄清，倒出10～15mL澄清液于干净试管中，在地质荧光仪下观看荧光与相关标准系列对比确定荧光级别。测试结果参见表5所示。
表5实施例1～6提供的生物质润滑剂的荧光性能数据
由表5可以看出，本发明提供的生物质润滑剂具有低荧光的特性，荧光级别≤3级，说明加入该生物质润滑剂后，无荧光干扰，有利于勘探时发现储层。
对钻井液中加入本发明实施例1～6提供的生物质润滑剂后的表观粘度、滤失量进行测试，分别量取淡水基浆400mL于1#、2#、3#、4#、5#、6#高搅杯中，1#、3#、5#高搅搅拌基浆5min，2#、4#、6#高搅杯分别加入4g实施例1～6提供的生物质润滑剂，高搅5min，测1#～6#浆液的600转读数和低温低压滤失量。测试结构参见表6和表7所示。其中淡水基浆的配制方法与上述测试润滑系数时淡水基浆的配制方法相同。
表6实施例1～6提供的生物质润滑剂在淡水浆中的表观粘度性能数据
由表6可以看出，在淡水浆中加入本发明实施例1～6提供的生物质润滑剂后，其表观粘度略有降低，因此，本发明提供的生物质润滑剂对钻井液流变性能没有明显影响。
表7实施例1～6提供的生物质润滑剂在淡水浆中的滤失量性能数据
由表7可以看出，在淡水浆中加入本发明实施例1～6提供的生物质润滑剂后，其滤失量变化较小，表明本发明提供的生物质润滑剂对稳定井壁起着重要作用。
对本发明实施例1～6提供的生物质润滑剂的表面张力进行测试，在样品杯中倒入50mL蒸馏水，按润湿接触角测定仪(或其他表面张力测试仪器)的使用方法测试蒸馏水的表面张力值；在样品杯中倒入50mL蒸馏水，分别加入0.75g实施例1～6提供的生物质润滑剂，用玻璃棒搅拌5min，按润湿接触角测定仪(或其他表面张力测试仪器)的使用方法测试该润滑剂水溶液的表面张力值。测试结构参见表8所示。
表8实施例1～6提供的生物质润滑剂在水溶液中的表面张力性能数据
由表8可以看出，加入本发明实施例1～6提供的生物质润滑剂后表面张力降低，且降低率≥53％，该性能对防止泥页岩水化膨胀、分散，防止井壁坍塌等均具有重要作用。
利用发光细菌法对本发明实施例1～6提供的生物质润滑剂进行了生物毒性测试，测试方法如下：
先将生物质润滑剂用3％氯化钠溶液配制成50000mg/L溶液200mL，在12000r/min转速下搅拌30min使样品充分溶解，用该溶液配制0、10000mg/L、25000mg/L、50000mg/L、100000mg/L、200000mg/L的待测生物质润滑剂样品溶液各10mL，静置60min；然后，向以上稀释后的溶液中依次加入发光细菌T3粉末10mg充分震荡混匀后，以3％氯化钠溶液作为对比分别测定，发光菌与样品接触15min后的相对发光值EC50(15min)通过实验测出。测试结果参见表9所示。
表9实施例1～6提供的生物质润滑剂的生物毒性实验数据
实施例 1 2 3 4 5 6
EC<sub>50</sub>，mg/L 151400 164200 175900 145500 161200 173000
由表9可以看出，本发明实施例1～6提供的生物质润滑剂样品的EC50值≥151400mg/L(远远超过国家环保规定的无毒指标30000mg/L)，表明本发明提供的生物质润滑剂绿色无毒。
采用卫生部《消毒技术规范》(2002年版)中急性经口毒性实验方法，利用小白鼠进行动物毒性测试实验，具体检测方法如下：
(a)材料和动物
动物来源：清洁级昆明种小鼠，20只，体重18-22g。由中国人民解放军军事医学科学院实验动物中心提供。
动物饲养环境：室温为(20-22.6)℃，相对湿度为(44.0-57.3)％RH，群笼饲养，10只/笼。饲料来源由中国人民解放军军事医学科学院实验动物中心提供。
(b)实验方法
检测依据：卫生部《消毒技术规范》(2002年版)2.3.1部分；
受试动物配制方法：称取5g生物质润滑剂样品，加玉米油10mL，混匀后直接灌胃；
按“一次最大限度试验”要求，选健康成年小鼠20只，雌雄各半，剂量设计雌性为5000mg/kg BW，雄性为5000mg/kg BW，按0.2mL/10g BW经口灌胃给予受试物，灌胃前动物禁食16h，自由饮水，灌胃后给予正常饮食，观察14d，记录中毒体征及死亡情况。测试结果参见表10所示。
表10实施例1～6提供的生物质润滑剂的动物毒性实验数据
由表10可以看出，试验期内，实验动物生长正常，未见中毒体征或死亡，大体解剖未见异常。可见，雌雄小鼠急性经口LD50大于5000mg/kg。根据卫生部《消毒技术规范》(2002年版)中化学品急性经口毒性分级标准判定，本发明提供的生物质润滑剂对动物没有危害，无毒环保。
综上所述，本发明提供的钻井液用生物质润滑剂，抗温可达220℃，淡水浆润滑系数降低率≥90％，4％盐水浆润滑系数降低率≥85％，饱和盐水润滑系数降低率≥75％；淡水浆中加入该生物质润滑剂后表观粘度变化小，滤失量变化小，起泡率≤4％，表面张力降低率≥53％；低荧光，荧光级别≤3级；生物毒性为EC50≥151400mg/L，动物LD50≥5000mg/kg，环保性好；与自来水、地层水、水基钻井液等混合无沉淀，有良好的配伍性，具有抗高温、环保无毒等特性。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种钻井液用生物质润滑剂，由包括以下组分的原料制备而成：
生物质基础油15重量份～30重量份；
离子液体抗磨剂3重量份～5重量份；
乳化剂2重量份～5重量份；
消泡剂0.5重量份～1重量份；
提粘剂0.05重量份～0.1重量份；
水58重量份～80重量份；
所述生物质基础油由天然脂肪醇的前馏份、有机酸和脂肪酶催化剂制备而成；
所述提粘剂为高粘羧甲基纤维素钠。
2.根据权利要求1所述的钻井液用生物质润滑剂，其特征在于，所述离子液体抗磨剂包括1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1,3-二乙基咪唑磷酸二乙酯盐、1-乙基-3-丁基咪唑磷酸二乙酯盐和1-乙基-3-辛基咪唑磷酸二乙酯盐中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的钻井液用生物质润滑剂，其特征在于，所述乳化剂包括丙二醇单硬脂酸酯、双乙酰酒石酸单甘油酯和硬脂酰乳酸钠-钙中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的钻井液用生物质润滑剂，其特征在于，所述消泡剂包括二甲基硅油-300、二甲基硅油-500和二甲基硅油-1000中的一种或多种。
5.一种权利要求1～4任一项所述的钻井液用生物质润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
a)将天然脂肪醇的前馏份、有机酸和脂肪酶催化剂进行反应，得到生物质基础油；
b)将步骤a)得到的生物质基础油与离子液体抗磨剂、乳化剂、消泡剂、提粘剂和水进行混合，得到钻井液用生物质润滑剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述天然脂肪醇的前馏份包括棕榈油天然脂肪醇的前馏份、大豆油天然脂肪醇的前馏份和菜籽油天然脂肪醇的前馏份中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述脂肪酶催化剂包括皱褶假丝酵母脂肪酶、南极假丝酵母脂肪酶和玫瑰假丝酵母脂肪酶中的一种或多种。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述天然脂肪醇的前馏份、有机酸和脂肪酶催化剂的摩尔比为1：1：(0.02n～0.05n)；其中n为天然脂肪醇的前馏份中羟基的摩尔量。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述反应的温度为30℃～50℃，时间为6h～12h。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中所述混合的方式为搅拌；所述搅拌的速度为1000r/min～1800r/min，时间为1h～3h。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115558476A (zh) * 2022-12-06 2023-01-03 中国石油大学(华东) 一种南极用耐-55℃钻井液及其制备方法与应用

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2405316A1 (en) * 2000-04-07 2001-10-18 Schlumberger Canada Limited Wellbore fluids and their application
US6350721B1 (en) * 1998-12-01 2002-02-26 Schlumberger Technology Corporation Fluids and techniques for matrix acidizing
WO2009114674A1 (en) * 2008-03-12 2009-09-17 University Of Wyoming Dual function gas hydrate inhibitors
CN104326905A (zh) * 2014-09-12 2015-02-04 大连东方创新科技有限公司 一种芳基烷基羧酸聚氧乙烯酯及其制备方法和应用
CN104497994A (zh) * 2014-11-19 2015-04-08 中国地质大学（北京） 一种钻井液及离子液体在其中的用途
CN105505338A (zh) * 2015-12-25 2016-04-20 新疆德邦石油科技有限公司 环保型抗高温钻井液抗磨剂及其制备方法
CN105694826A (zh) * 2015-07-07 2016-06-22 北京鑫翔源长顺润滑油有限责任公司 一种环境友好型钻井液润滑剂
CN105713580A (zh) * 2015-02-06 2016-06-29 北京鑫翔源长顺润滑油有限责任公司 一种具有优异减摩性能的钻井液润滑剂
CN106318342A (zh) * 2016-08-19 2017-01-11 成都西油华巍科技有限公司 一种钻井液用抗高温抗饱和盐润滑剂及其制备方法
WO2017123913A1 (en) * 2016-01-14 2017-07-20 Novogy, Inc. Engineered lubricant

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6350721B1 (en) * 1998-12-01 2002-02-26 Schlumberger Technology Corporation Fluids and techniques for matrix acidizing
CA2405316A1 (en) * 2000-04-07 2001-10-18 Schlumberger Canada Limited Wellbore fluids and their application
WO2009114674A1 (en) * 2008-03-12 2009-09-17 University Of Wyoming Dual function gas hydrate inhibitors
CN104326905A (zh) * 2014-09-12 2015-02-04 大连东方创新科技有限公司 一种芳基烷基羧酸聚氧乙烯酯及其制备方法和应用
CN104497994A (zh) * 2014-11-19 2015-04-08 中国地质大学（北京） 一种钻井液及离子液体在其中的用途
CN105713580A (zh) * 2015-02-06 2016-06-29 北京鑫翔源长顺润滑油有限责任公司 一种具有优异减摩性能的钻井液润滑剂
CN105694826A (zh) * 2015-07-07 2016-06-22 北京鑫翔源长顺润滑油有限责任公司 一种环境友好型钻井液润滑剂
CN105505338A (zh) * 2015-12-25 2016-04-20 新疆德邦石油科技有限公司 环保型抗高温钻井液抗磨剂及其制备方法
WO2017123913A1 (en) * 2016-01-14 2017-07-20 Novogy, Inc. Engineered lubricant
CN106318342A (zh) * 2016-08-19 2017-01-11 成都西油华巍科技有限公司 一种钻井液用抗高温抗饱和盐润滑剂及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
卢双堡: "油气田回注水系统缓蚀阻垢技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（工程科技I辑）》 *
陈旭亮 等: "1 － 己基－ 3 － 甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体", 《摩擦学学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115558476A (zh) * 2022-12-06 2023-01-03 中国石油大学(华东) 一种南极用耐-55℃钻井液及其制备方法与应用
CN115558476B (zh) * 2022-12-06 2023-02-03 中国石油大学(华东) 一种南极用耐-55℃钻井液及其制备方法与应用

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