CN109796944A - 一种钻井液用环保型油囊润滑剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油钻井用化工材料技术领域，特别涉及一种钻井液用环保型油囊润滑剂及其制备方法，该润滑剂通过将具有环保特性的润滑油封装在油囊中，在钻井液剪切作用下释放出润滑材料，从而达到定点润滑的目的，该润滑剂的持续作用时间长，由于油相封装在惰性壳中，不会对钻井液的流变性、pH和粘度产生不利影响，而且，由于封装的油相只能在高摩阻、高剪切、高压力的区域内释放，所以，油相在高摩阻区的有效浓度很高，作用效果明显。而且具有较好的环境保护特性，对钻井液和环境污染小。

Description

一种钻井液用环保型油囊润滑剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及石油钻井用化工材料技术领域，特别涉及一种钻井液用环保型油囊润滑剂及其制备方法。

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，降低井壁与钻具（或套管）之间的摩擦，降低钻柱旋转扭矩和起下钻阻力，从而减少卡钻事故的发生。近年来，由于钻井技术的发展，钻井液润滑性能日益受到重视。

液体类润滑剂主要经历了沥青类润滑剂、矿物油基润滑剂、植物油基润滑剂、聚合醇润滑剂及合成酯润滑剂等几个阶段。其主要作用机理是通过在钻具、井壁、钻屑表面形成吸附或反应油膜，将接触面间的固-固摩擦转变为油膜之间或非极性端之间的滑动摩擦，从而大幅降低钻井摩阻扭矩。矿物型润滑剂主要成分为烃类化合物，这种类型的润滑油本身不环保，谁用过程中会滞留在水和土壤中，造成环境污染，污染比较严重时，还会对土壤的微生物造成危害，这样一来严重限制了润滑剂本身的应用范围，不利于扩大使用，随着环保法规要求的日益严格，沥青类、矿物油类等常规钻井液润滑剂的使用逐渐受限。目前国内外已初步开展了环保型液体润滑剂的相关研究工作：如国外已开发出DFL缔合型润滑剂、Hydra Speed ROP非烃类润滑剂等，并在现场取得了良好的试验效果；国内多基于植物油、白油、合成酯等研制了一系列的润滑剂，如LUBE、SMJH-1等极压润滑剂。但该类润滑剂钻井过程中需要不断补充钻井液润滑剂以维护较好的钻井液润滑性能，润滑剂消耗量大，应用成本高。因此，对于高摩阻扭矩等复杂钻井条件，国内现有钻井液用润滑剂普遍存在润滑持效性差消耗量大等问题。上述环保型钻井液润滑剂虽然解决了环保问题，但是其组成成分复杂，制造成本较高，同时无法有效地降低钻具与井壁泥饼之间、粘土颗粒等高摩阻区之间的摩擦力，因此容易出现卡钻，CN 108485614 A公开了公开了石油钻井润滑剂的制备方法，属于润滑剂制备工艺，包括以下步骤：a，将精炼油加入反应釜内搅拌升温至60～80℃；b，加入乳化剂升温至100～120℃；c，加入石墨粉和悬浮稳定剂，搅拌均匀后保温一段时间；d，冷却得到石油钻井润滑剂。本发明提高润滑系数，降低生产成本，但是其高摩阻区需要不断补充钻井液润滑剂以维护较好的钻井液润滑性能，润滑剂消耗量大，应用成本高。柴油、合成酯、工业齿轮油（PAOs）等，这些润滑剂都能够有效降低解除摩阻，在室内实验中，最好的润滑剂摩擦系数降低率达到80%以上，随着时间延长，由于稀释作用、润滑剂的降解、在钻屑上的粘附、在地层中的损失等作用引起，润滑剂有时还会对钻井液性能（如流变性）造成一定影响。而力学润滑剂（如玻璃微珠和共聚物等）效率较高，但对钻井作业造成一定影响。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种钻井液用抗高温润滑剂及其制备方法，该润滑剂通过将具有环保特性的润滑油封装在油囊中，在钻井液剪切作用下释放出润滑材料，从而达到定点润滑的目的。该润滑剂的持续作用时间长，由于油相封装在惰性壳中，不会对钻井液的流变性、pH和粘度产生不利影响。而且，由于封装的油相只能在高摩阻、高剪切、高压力的区域内释放，所以，油相在高摩阻区的有效浓度很高，作用效果明显。而且具有较好的环境保护特性，对钻井液和环境污染小。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种钻井液用环保型油囊润滑剂，由3~5重量份油囊和润滑油组成，润滑油封装在油囊中，润滑油以100重量份计，包括以下组分：

甘油三酸酯 15~45重量份；

海藻油 50~75重量份；

乳化剂 2~5 重量份；

降粘剂 2~5重量份。

上述的钻井液用环保型油囊润滑剂，油囊为甲壳素、海藻酸钠、壳聚糖囊壳中的一种或几种的组合。

上述的钻井液用环保型油囊润滑剂，所述乳化剂为司盘-20、司盘-80、吐温-20、吐温-80、OP-10、十二烷基苯磺酸钠、二烷基二硫代磷酸锌中的一种或几种。

上述的钻井液用环保型油囊润滑剂，降粘剂为聚乙二醇。

一种钻井液用环保型油囊润滑剂的制备方法，包括以下步骤：

（1），将降粘剂加入甘油三酸脂，搅拌均匀；

（2），将海藻油及乳化剂加入到步骤（1）所得混合物中，搅拌均匀；

（3），将步骤（2）所得混合物注入油囊中，进行封装。

本发明一种钻井液用环保型油囊润滑剂及其制备方法的有益效果是：该润滑剂的持续作用时间长，由于油相封装在惰性壳中，不会对钻井液的流变性、pH和粘度产生不利影响。而且，由于封装的油相只能在高摩阻、高剪切、高压力的区域内释放，所以，油相在高摩阻区的有效浓度很高，作用效果明显。而且具有较好的环境保护特性，对钻井液和环境污染小。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行详细说明，但本发明的范围并不限于以下实施例。

实施例1，一种钻井液用环保型油囊润滑剂，由油囊和润滑油组成，润滑油以100重量份计，包括以下组分：

油囊 3重量份；

甘油三酸酯 15重量份；

海藻油 50重量份；

乳化剂 2 重量份；

降粘剂 2重量份。

实施例2，钻井液用环保型油囊润滑剂，由油囊和润滑油组成，润滑油以100重量份计，包括以下组分：

油囊 4重量份；

甘油三酸酯 30重量份；

海藻油 60重量份；

乳化剂 3 重量份；

降粘剂 3重量份。

实施例3，钻井液用环保型油囊润滑剂，由油囊和润滑油组成，润滑油以100重量份计，包括以下组分：

油囊 5重量份；

甘油三酸酯 45重量份；

海藻油 75重量份；

乳化剂 5 重量份；

降粘剂 5重量份。

实施例4，钻井液用环保型油囊润滑剂，由油囊和润滑油组成润滑油以100重量份计，包括以下组分：

甘油三酸酯 15重量份；

壳聚糖囊壳 5重量份；

海藻油 70重量份；

OP-10 5 重量份；

聚乙二醇 5重量份。

油囊为壳聚糖囊壳，将润滑油封装在油囊中形成钻井液用环保型油囊润滑剂。

实施例5，本实施例中钻井液用环保型油囊润滑剂，由油囊和润滑油组成，润滑油以100重量份计，包括以下组分：

甲壳素囊壳 5重量份；

甘油三酸酯 45重量份；

海藻油 45重量份；

司盘-80 3 重量份；

聚乙二醇 2重量份。

将润滑油封装在油囊中形成钻井液用环保型油囊润滑剂。

实施例6，本实施例中钻井液用环保型油囊润滑剂，由油囊和润滑油组成，润滑油以100重量份计，包括以下组分：

壳聚糖囊壳 3重量份；

海藻酸钠 3重量份；

甘油三酸酯 22重量份；

海藻油 60重量份；

司盘-80 3 重量份；

二烷基二硫代磷酸锌 2重量份；

聚乙二醇 3重量份。

一种钻井液用环保降粘型油囊润滑剂的制备方法，包括以下步骤：

（1），将降粘剂加入甘油三酸脂，搅拌均匀；

（2），将海藻油及乳化剂加入到步骤（1）所得混合物中，搅拌均匀；

（3），将步骤（2）所得混合物注入油囊中，进行封装。

油囊为甲壳素和海藻酸钠复合囊壳，将润滑油封装在油囊中形成钻井液用环保型油囊润滑剂。

所述司盘-20为山梨糖醇酐单月桂酸酯、司盘-80为山梨醇酐单油酸酯、吐温-20为聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、吐温-80为聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、OP-10为烷基酚聚氧乙烯醚。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不局限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种钻井液用环保型油囊润滑剂，其特征在于：由3~5重量份油囊和润滑油组成，润滑油封装在油囊中，润滑油以100重量份计，包括以下组分：

甘油三酸酯 15~45重量份；

海藻油 50~75重量份；

乳化剂 2~5 重量份；

降粘剂 2~5重量份。

2.根据权利要求1所述的钻井液用环保型油囊润滑剂，其特征是，油囊为甲壳素、海藻酸钠、壳聚糖囊壳中的一种或几种的组合。

3.根据权利要求1或2所述的钻井液用环保型油囊润滑剂，其特征是，所述乳化剂为司盘-20、司盘-80、吐温-20、吐温-80、OP-10、十二烷基苯磺酸钠、二烷基二硫代磷酸锌中的一种或几种。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的钻井液用环保型油囊润滑剂，其特征是，降粘剂为聚乙二醇。

5.一种钻井液用环保型油囊润滑剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1），将降粘剂加入甘油三酸脂，搅拌均匀；

（2），将海藻油及乳化剂加入到步骤（1）所得混合物中，搅拌均匀；

（3），将步骤（2）所得混合物注入油囊中，进行封装。