CN112724943A - 一种提高钻井液润滑效果的处理剂的制备方法 - Google Patents

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CN112724943A CN202110354274.0A CN202110354274A CN112724943A CN 112724943 A CN112724943 A CN 112724943A CN 202110354274 A CN202110354274 A CN 202110354274A CN 112724943 A CN112724943 A CN 112724943A
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Abstract

本发明属于钻井液助剂技术领域,具体涉及一种提高钻井液润滑效果的处理剂的制备方法,包括如下重量份原料:十二烷基硫酸钠5‑7份、去离子水10‑20份、羧甲基纤维素钠7‑9份、聚乙烯吡咯烷酮6‑8份、司盘803‑5份、润滑组分70‑80份和抗氧剂0.6‑1份;本发明通过二乙基甲苯二胺与脂肪酸甘油三酯反应生成含有酰胺键的组分a,具有较低的表面张力,极性基团可吸附在摩擦界面,形成一层吸附膜,减少了泥饼吸附,在配合抗氧化剂使用,增加了润滑剂的使用寿命;同时通过组分b可以维持润滑组分热运动的阻力,阻止颗粒聚集导致润滑作用失效;抗氧化组分和基础组分配合产生协同作用,增加了抗氧剂的使用寿命。

Description

一种提高钻井液润滑效果的处理剂的制备方法
技术领域
本发明属于钻井液助剂技术领域,具体涉及一种提高钻井液润滑效果的处理剂的制备方法。
背景技术
钻井液是钻探过程中使用的循环冲洗介质,又称钻孔冲洗液,主要起到清洁孔底、携带钻屑、冷却钻头、润滑钻具、保护孔壁防止坍塌、保护油层、平衡地层压力以及为孔底动力机传递破碎孔底岩石需要的动力等作用,钻井液的性能直接影响到钻井效率、井下安全和生产成本,是钻井工程技术中的重要组成部分。钻井液润滑剂是一种重要的钻井液化学处理剂,用于提高钻井液的润滑性能、降低井下摩擦阻力、改善钻井液的流变性和滤失性能、提高破岩效率、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。目前,现有技术中常用的钻井液润滑剂多为矿物油润滑剂,但是矿物油润滑剂的生物降解性能差,在使用过程中,会长期滞留在水和土壤中,造成环境污染,而且矿物油润滑剂的荧光级别高,对地质数据的分析影响较大,且成本高并不适合大规模使用。
发明内容
本发明提供一种提高钻井液润滑效果的处理剂的制备方法。
本发明要解决的技术问题:
现有技术中常用的钻井液润滑剂多为矿物油润滑剂,但是矿物油润滑剂的生物降解性能差,在使用过程中,会长期滞留在水和土壤中,造成环境污染,而且矿物油润滑剂的荧光级别高,对地质数据的分析影响较大,且成本高并不适合大规模使用,同时润滑剂的耐高温性能较差,影响使用寿命。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种提高钻井液润滑效果的处理剂的制备方法,包括如下重量份原料:
十二烷基硫酸钠5-7份、去离子水10-20份、羧甲基纤维素钠7-9份、聚乙烯吡咯烷酮6-8份、司盘80 3-5份、润滑组分70-80份和抗氧剂0.6-1份;
该处理剂通过如下步骤制备:
第一步、将十二烷基硫酸钠和去离子水混合,搅拌均匀,加入羧甲基纤维素钠和聚乙烯吡咯烷酮得到第一混合液;
第二步、将司盘80加入到润滑组分中,然后加入抗氧剂,在温度为40-60℃、频率为40-50kHz的条件下超声波分散30-60min;得到第二混合液;
第三步、将第一混合液和第二混合液混合,在转速为1000r/min条件下搅拌4-8h,得到所述处理剂;
所述润滑组分通过如下步骤制备:
步骤S11、将植物油和二乙基甲苯二胺混合搅拌,设置温度为100-110℃,搅拌反应结束后,将得到的反应液在50±2℃浓缩至体积不变,得到组分a;
步骤S12、将玉米淀粉和去离子水混合,搅拌成糊状后倒入反应器中,设置温度为60±2℃,边搅拌边加入α-淀粉酶,保持温度和转速不变,继续反应2-3h,得到酶解液;将丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化铵和2,5-二羟基苯磺酸加入去离子水中溶解,用氢氧化钠水溶液调节pH值为7.5-8.5,得到单体溶液;将酶解液、辣根过氧化物酶和乙酰丙酮混合,设置温度为35-45℃搅拌3-5h,然后将温度升为45-50℃,同时滴加单体溶液和质量分数4-6%的双氧水,保持温度不变继续反应7.5-8.5h,即得到组分b;
步骤S13、将组分a和组分b按照质量比1:(3-5)混合,得到润滑组分。
进一步优选地,润滑组分通过如下步骤制备:
步骤S11、将植物油和二乙基甲苯二胺加入三口烧瓶中,设置温度为100-110℃、转速为400r/min,搅拌反应结束后,将得到的反应液转移至旋转蒸发仪中,在50±2℃浓缩至体积不变,得到组分a;
步骤S12、将玉米淀粉和去离子水混合,搅拌成糊状后倒入反应器中,设置温度为60℃,转速为400r/min,边搅拌边加入α-淀粉酶,保持温度和转速不变,继续反应2.5h,得到酶解液;将丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化铵和2,5-二羟基苯磺酸加入去离子水中溶解,用质量分数50%的氢氧化钠水溶液调节pH值为8.0,得到单体溶液;将酶解液、辣根过氧化物酶和乙酰丙酮混合,设置温度为40℃搅拌4h,然后将温度升为48℃,同时滴加单体溶液和质量分数5%的双氧水,保持温度不变继续反应8.0h,即得到组分b;
步骤S13、将组分a和组分b按照质量比1:(3-5)混合,得到润滑组分。通过酶促反应将苯环引入淀粉的分子链上,提高了分子链的刚性,提高了组分b的抗温性能,组分a和组分b混合得到润滑组分;组分b可以维持润滑组分热运动的阻力,阻止颗粒聚集导致润滑作用失效。
进一步地,步骤S11中植物油为花生油、大豆油和菜籽油中的一种或多种按任意比例混合,植物油和二乙基甲苯二胺的质量比为1:(0.2-0.4),步骤S12中玉米淀粉、去离子水和α-淀粉酶的用量比为25g:100mL:0.02g;单体溶液中丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化铵、2,5-二羟基苯磺酸和去离子水的用量比为3.8g:12.3g:1g:1.2g:9.6g:250mL;酶解液、辣根过氧化物酶、乙酰丙酮、单体溶液和质量分数5%的双氧水的用量比为100mL:0.12g:1.5g:250mL:30mL。
进一步地,抗氧剂通过如下步骤制备:
步骤S21、将2,6-二叔丁基对甲酚和甲醇加入三口烧瓶中,通入氮气保护下,加入多聚甲醛和二异丙基氨基锂,设置温度为45℃,转速为300r/min,搅拌反应1-2h,反应结束后将得到的反应液温度降至20℃,减压抽滤,将得到的滤液用石油醚重结晶,得到的固体为中间体1;
Figure 861050DEST_PATH_IMAGE002
步骤S22、设置温度为0-5℃,将二氯甲烷和三甲苯加入三口烧瓶中,加入硫酸和中间体1的二氯甲烷溶液,控制硫酸的加入速度为6mL/h,中间体1的二氯甲烷溶液的加入速度为120mL/h,滴加完后,继续反应50-60min,反应结束后,将得到的反应液和等体积去离子水混合,用碳酸钠调节pH值为7,然后分离有机相和水相,有机相用旋转蒸发仪蒸干溶剂,得到基础组分;
Figure DEST_PATH_IMAGE003
步骤S23、将基础组分和苯胺放入反应瓶中,置换氮气3次,在氮气保护条件下加入甲苯和盐酸溶液,搅拌30min,然后将温度升为120℃反应1h,反应结束后,降温至室温,加入甲醇,减压抽滤,将得到的滤饼用甲醇洗涤,洗涤结束后在40℃真空干燥至恒重,得到抗氧化组分;
Figure 715873DEST_PATH_IMAGE004
步骤S24、将基础组分和抗氧化组分按照质量比1:(1-3)混合得到抗氧剂。基础组分为常见的受阻酚型抗氧成分,基础组分中的酚羟基和苯胺中的胺基发生羟醛缩合反应,制得抗氧化组分,抗氧化组分分子中的N-H键发生均裂,均裂之后的H原子和ROO˙结合,生成氢过氧化物,达到抗氧化的作用,且抗氧化组分中没有引进S、P等元素,避免了环境污染,同时分子结构稳定性好,在高温条件下也能体现较好的抗氧化性,抗氧化组分和基础组分配合制得抗氧剂,抗氧化组分和基础组分配合产生协同作用,抗氧化组分中的胺转化为亚胺自由基,亚胺自由基不稳定,与基础组分中份酚羟基的氢原子结合转化为烷基化二苯胺,同时受阻酚转化为苯氧自由基,稳定性更好,这样循环配合,通过增加抗氧化成分的比例,增加了抗氧剂的使用寿命。
进一步地,步骤S21中2,6-二叔丁基对甲酚、甲醇、多聚甲醛和二异丙基氨基锂的用量比为15g:20mL:(3-4g):0.1g;步骤S22中硫酸浓度为2mol/L,中间体1的二氯甲烷溶液为中间体1和二氯甲烷按照5g:75mL混合而成,二氯甲烷、三甲苯、硫酸和中间体1的二氯甲烷溶液的用量比为5mL:1.2g:5g:75mL;步骤S23中盐酸溶液的质量分数为38%;基础组分、苯胺、甲苯和盐酸溶液的用量比(2.6-3g):1g:30mL:0.6mL。
本发明的有益效果:
植物油中不饱和键的存在使其具有很差的氧化稳定性,氧化现象严重,破坏植物油润滑性能,但是当饱和度提高时,植物油的固化温度变高,低温流动性相应的变差,植物油中主要含有脂肪酸甘油三酯,二乙基甲苯二胺与脂肪酸甘油三酯反应生成含有酰胺键的组分a,具有较低的表面张力,极性基团可吸附在摩擦界面,形成一层吸附膜,减少了泥饼吸附,在配合抗氧化剂使用,增加了使用寿命。
通过酶促反应将苯环引入淀粉的分子链上,提高了分子链的刚性,提高了组分b的抗温性能,组分a和组分b混合得到润滑组分;组分b可以维持润滑组分热运动的阻力,阻止颗粒聚集导致润滑作用失效。
基础组分为常见的受阻酚型抗氧成分,基础组分中的酚羟基和苯胺中的胺基发生羟醛缩合反应,制得抗氧化组分,抗氧化组分分子中的N-H键发生均裂,均裂之后的H原子和ROO˙结合,生成氢过氧化物,达到抗氧化的作用,且抗氧化组分中没有引进S、P等元素,避免了环境污染,同时分子结构稳定性好,在高温条件下也能体现较好的抗氧化性,抗氧化组分和基础组分配合制得抗氧剂,抗氧化组分和基础组分配合产生协同作用,抗氧化组分中的胺转化为亚胺自由基,亚胺自由基不稳定,与基础组分中份酚羟基的氢原子结合转化为烷基化二苯胺,同时受阻酚转化为苯氧自由基,稳定性更好,这样循环配合,通过增加抗氧化成分的比例,增加了抗氧剂的使用寿命。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种提高钻井液润滑效果的处理剂的制备方法,包括如下重量份原料:
十二烷基硫酸钠5份、去离子水10份、羧甲基纤维素钠7份、聚乙烯吡咯烷酮6份、司盘80 3份、润滑组分70份和抗氧剂0.6份;
该处理剂通过如下步骤制备:
第一步、将十二烷基硫酸钠和去离子水混合,搅拌均匀,加入羧甲基纤维素钠和聚乙烯吡咯烷酮得到第一混合液;
第二步、将司盘80加入到润滑组分中,然后加入抗氧剂,在温度为40℃、频率为40kHz的条件下超声波分散30min;得到第二混合液;
第三步、将第一混合液和第二混合液混合,在转速为1000r/min条件下搅拌4-8h,得到处理剂。
其中,润滑组分通过如下步骤制备:
步骤S11、将植物油和二乙基甲苯二胺加入三口烧瓶中,设置温度为100℃、转速为400r/min,搅拌反应结束后,将得到的反应液转移至旋转蒸发仪中,在50±2℃浓缩至体积不变,得到组分a;
步骤S12、将玉米淀粉和去离子水混合,搅拌成糊状后倒入反应器中,设置温度为60℃,转速为400r/min,边搅拌边加入α-淀粉酶,保持温度和转速不变,继续反应2.5h,得到酶解液;将丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化铵和2,5-二羟基苯磺酸加入去离子水中溶解,用质量分数50%的氢氧化钠水溶液调节pH值为8.0,得到单体溶液;将酶解液、辣根过氧化物酶和乙酰丙酮混合,设置温度为40℃搅拌4h,然后将温度升为48℃,同时滴加单体溶液和质量分数5%的双氧水,保持温度不变继续反应8.0h,即得到组分b;
步骤S13、将组分a和组分b按照质量比1:3混合,得到润滑组分。
其中,步骤S11中植物油为花生油、大豆油和菜籽油中的一种或多种按任意比例混合,植物油和二乙基甲苯二胺的质量比为1:0.2,步骤S12中玉米淀粉、去离子水和α-淀粉酶的用量比为25g:100mL:0.02g;单体溶液中丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化铵、2,5-二羟基苯磺酸和去离子水的用量比为3.8g:12.3g:1g:1.2g:9.6g:250mL;酶解液、辣根过氧化物酶、乙酰丙酮、单体溶液和质量分数5%的双氧水的用量比为100mL:0.12g:1.5g:250mL:30mL。
其中,抗氧剂通过如下步骤制备:
步骤S21、将2,6-二叔丁基对甲酚和甲醇加入三口烧瓶中,通入氮气保护下,加入多聚甲醛和二异丙基氨基锂,设置温度为45℃,转速为300r/min,搅拌反应1h,反应结束后将得到的反应液温度降至20℃,减压抽滤,将得到的滤液用石油醚重结晶,得到的固体为中间体1;
步骤S22、设置温度为0℃,将二氯甲烷和三甲苯加入三口烧瓶中,加入硫酸和中间体1的二氯甲烷溶液,控制硫酸的加入速度为6mL/h,中间体1的二氯甲烷溶液的加入速度为120mL/h,滴加完后,继续反应50min,反应结束后,将得到的反应液和等体积去离子水混合,用碳酸钠调节pH值为7,然后分离有机相和水相,有机相用旋转蒸发仪蒸干溶剂,得到基础组分;
步骤S23、将基础组分和苯胺放入反应瓶中,置换氮气3次,在氮气保护条件下加入甲苯和盐酸溶液,搅拌30min,然后将温度升为120℃反应1h,反应结束后,降温至室温,加入甲醇,减压抽滤,将得到的滤饼用甲醇洗涤,洗涤结束后在40℃真空干燥至恒重,得到抗氧化组分;
步骤S24、将基础组分和抗氧化组分按照质量比1:1混合得到抗氧剂。
其中,步骤S21中2,6-二叔丁基对甲酚、甲醇、多聚甲醛和二异丙基氨基锂的用量比为15g:20mL:3g:0.1g;步骤S22中硫酸浓度为2mol/L,中间体1的二氯甲烷溶液为中间体1和二氯甲烷按照5g:75mL混合而成,二氯甲烷、三甲苯、硫酸和中间体1的二氯甲烷溶液的用量比为5mL:1.2g:5g:75mL;步骤S23中盐酸溶液的质量分数为38%;基础组分、苯胺、甲苯和盐酸溶液的用量比2.6g:1g:30mL:0.6mL。
实施例2
一种提高钻井液润滑效果的处理剂的制备方法,包括如下重量份原料:
十二烷基硫酸钠6份、去离子水15份、羧甲基纤维素钠8份、聚乙烯吡咯烷酮7份、司盘80 4份、润滑组分75份和抗氧剂0.8份;
该处理剂通过如下步骤制备:
第一步、将十二烷基硫酸钠和去离子水混合,搅拌均匀,加入羧甲基纤维素钠和聚乙烯吡咯烷酮得到第一混合液;
第二步、将司盘80加入到润滑组分中,然后加入抗氧剂,在温度为50℃、频率为45kHz的条件下超声波分散45min;得到第二混合液;
第三步、将第一混合液和第二混合液混合,在转速为1000r/min条件下搅拌4-8h,得到处理剂。
其中,润滑组分通过如下步骤制备:
步骤S11、将植物油和二乙基甲苯二胺加入三口烧瓶中,设置温度为105℃、转速为400r/min,搅拌反应结束后,将得到的反应液转移至旋转蒸发仪中,在50±2℃浓缩至体积不变,得到组分a;
步骤S12、将玉米淀粉和去离子水混合,搅拌成糊状后倒入反应器中,设置温度为60℃,转速为400r/min,边搅拌边加入α-淀粉酶,保持温度和转速不变,继续反应2.5h,得到酶解液;将丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化铵和2,5-二羟基苯磺酸加入去离子水中溶解,用质量分数50%的氢氧化钠水溶液调节pH值为8.0,得到单体溶液;将酶解液、辣根过氧化物酶和乙酰丙酮混合,设置温度为40℃搅拌4h,然后将温度升为48℃,同时滴加单体溶液和质量分数5%的双氧水,保持温度不变继续反应8.0h,即得到组分b;
步骤S13、将组分a和组分b按照质量比1:(3-5)混合,得到润滑组分。
其中,步骤S11中植物油为花生油、大豆油和菜籽油中的一种或多种按任意比例混合,植物油和二乙基甲苯二胺的质量比为1:0.3,步骤S12中玉米淀粉、去离子水和α-淀粉酶的用量比为25g:100mL:0.02g;单体溶液中丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化铵、2,5-二羟基苯磺酸和去离子水的用量比为3.8g:12.3g:1g:1.2g:9.6g:250mL;酶解液、辣根过氧化物酶、乙酰丙酮、单体溶液和质量分数5%的双氧水的用量比为100mL:0.12g:1.5g:250mL:30mL。
其中,抗氧剂通过如下步骤制备:
步骤S21、将2,6-二叔丁基对甲酚和甲醇加入三口烧瓶中,通入氮气保护下,加入多聚甲醛和二异丙基氨基锂,设置温度为45℃,转速为300r/min,搅拌反应1.5h,反应结束后将得到的反应液温度降至20℃,减压抽滤,将得到的滤液用石油醚重结晶,得到的固体为中间体1;
步骤S22、设置温度为0℃,将二氯甲烷和三甲苯加入三口烧瓶中,加入硫酸和中间体1的二氯甲烷溶液,控制硫酸的加入速度为6mL/h,中间体1的二氯甲烷溶液的加入速度为120mL/h,滴加完后,继续反应55min,反应结束后,将得到的反应液和等体积去离子水混合,用碳酸钠调节pH值为7,然后分离有机相和水相,有机相用旋转蒸发仪蒸干溶剂,得到基础组分;
步骤S23、将基础组分和苯胺放入反应瓶中,置换氮气3次,在氮气保护条件下加入甲苯和盐酸溶液,搅拌30min,然后将温度升为120℃反应1h,反应结束后,降温至室温,加入甲醇,减压抽滤,将得到的滤饼用甲醇洗涤,洗涤结束后在40℃真空干燥至恒重,得到抗氧化组分;
步骤S24、将基础组分和抗氧化组分按照质量比1:2混合得到抗氧剂。
其中,步骤S21中2,6-二叔丁基对甲酚、甲醇、多聚甲醛和二异丙基氨基锂的用量比为15g:20mL:3g:0.1g;步骤S22中硫酸浓度为2mol/L,中间体1的二氯甲烷溶液为中间体1和二氯甲烷按照5g:75mL混合而成,二氯甲烷、三甲苯、硫酸和中间体1的二氯甲烷溶液的用量比为5mL:1.2g:5g:75mL;步骤S23中盐酸溶液的质量分数为38%;基础组分、苯胺、甲苯和盐酸溶液的用量比2.8g:1g:30mL:0.6mL。
实施例3
一种提高钻井液润滑效果的处理剂的制备方法,包括如下重量份原料:
十二烷基硫酸钠7份、去离子水20份、羧甲基纤维素钠9份、聚乙烯吡咯烷酮8份、司盘80 5份、润滑组分80份和抗氧剂1份;
该处理剂通过如下步骤制备:
第一步、将十二烷基硫酸钠和去离子水混合,搅拌均匀,加入羧甲基纤维素钠和聚乙烯吡咯烷酮得到第一混合液;
第二步、将司盘80加入到润滑组分中,然后加入抗氧剂,在温度为60℃、频率为50kHz的条件下超声波分散60min;得到第二混合液;
第三步、将第一混合液和第二混合液混合,在转速为1000r/min条件下搅拌4-8h,得到处理剂。
其中,润滑组分通过如下步骤制备:
步骤S11、将植物油和二乙基甲苯二胺加入三口烧瓶中,设置温度为110℃、转速为400r/min,搅拌反应结束后,将得到的反应液转移至旋转蒸发仪中,在50±2℃浓缩至体积不变,得到组分a;
步骤S12、将玉米淀粉和去离子水混合,搅拌成糊状后倒入反应器中,设置温度为60℃,转速为400r/min,边搅拌边加入α-淀粉酶,保持温度和转速不变,继续反应2.5h,得到酶解液;将丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化铵和2,5-二羟基苯磺酸加入去离子水中溶解,用质量分数50%的氢氧化钠水溶液调节pH值为8.0,得到单体溶液;将酶解液、辣根过氧化物酶和乙酰丙酮混合,设置温度为40℃搅拌4h,然后将温度升为48℃,同时滴加单体溶液和质量分数5%的双氧水,保持温度不变继续反应8.0h,即得到组分b;
步骤S13、将组分a和组分b按照质量比1:5混合,得到润滑组分。
其中,步骤S11中植物油为花生油、大豆油和菜籽油中的一种或多种按任意比例混合,植物油和二乙基甲苯二胺的质量比为1:0.4,步骤S12中玉米淀粉、去离子水和α-淀粉酶的用量比为25g:100mL:0.02g;单体溶液中丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化铵、2,5-二羟基苯磺酸和去离子水的用量比为3.8g:12.3g:1g:1.2g:9.6g:250mL;酶解液、辣根过氧化物酶、乙酰丙酮、单体溶液和质量分数5%的双氧水的用量比为100mL:0.12g:1.5g:250mL:30mL。
其中,抗氧剂通过如下步骤制备:
步骤S21、将2,6-二叔丁基对甲酚和甲醇加入三口烧瓶中,通入氮气保护下,加入多聚甲醛和二异丙基氨基锂,设置温度为45℃,转速为300r/min,搅拌反应2h,反应结束后将得到的反应液温度降至20℃,减压抽滤,将得到的滤液用石油醚重结晶,得到的固体为中间体1;
步骤S22、设置温度为5℃,将二氯甲烷和三甲苯加入三口烧瓶中,加入硫酸和中间体1的二氯甲烷溶液,控制硫酸的加入速度为6mL/h,中间体1的二氯甲烷溶液的加入速度为120mL/h,滴加完后,继续反应60min,反应结束后,将得到的反应液和等体积去离子水混合,用碳酸钠调节pH值为7,然后分离有机相和水相,有机相用旋转蒸发仪蒸干溶剂,得到基础组分;
步骤S23、将基础组分和苯胺放入反应瓶中,置换氮气3次,在氮气保护条件下加入甲苯和盐酸溶液,搅拌30min,然后将温度升为120℃反应1h,反应结束后,降温至室温,加入甲醇,减压抽滤,将得到的滤饼用甲醇洗涤,洗涤结束后在40℃真空干燥至恒重,得到抗氧化组分;
步骤S24、将基础组分和抗氧化组分按照质量比1:3混合得到抗氧剂。
其中,步骤S21中2,6-二叔丁基对甲酚、甲醇、多聚甲醛和二异丙基氨基锂的用量比为15g:20mL:4g:0.1g;步骤S22中硫酸浓度为2mol/L,中间体1的二氯甲烷溶液为中间体1和二氯甲烷按照5g:75mL混合而成,二氯甲烷、三甲苯、硫酸和中间体1的二氯甲烷溶液的用量比为5mL:1.2g:5g:75mL;步骤S23中盐酸溶液的质量分数为38%;基础组分、苯胺、甲苯和盐酸溶液的用量比3g:1g:30mL:0.6mL。
本对比例为市面上常见的一种极压润滑剂,属磺化妥尔油类产品。
对实施例1-3的处理剂和对比例1的润滑剂进行性能测试,将去离子水、钠膨润土和无水碳酸钠按照用量比400mL:20g:0.8g混合,在25℃密封养护24h,得到基浆溶液,等量的基浆溶液分别加入处理剂(润滑剂),基浆溶液和处理剂(润滑剂)的体积比为20:1,测试130℃的耐高温性能;测试结果如下表1所示:
表1
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从上表1可知,本发明制得的处理剂具有良好的配伍性,无荧光,对环境无污染,在高温条件下的润滑效果良好。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种提高钻井液润滑效果的处理剂的制备方法,其特征在于,包括如下重量份原料:
十二烷基硫酸钠5-7份、去离子水10-20份、羧甲基纤维素钠7-9份、聚乙烯吡咯烷酮6-8份、司盘80 3-5份、润滑组分70-80份和抗氧剂0.6-1份;
该处理剂通过如下步骤制备:
第一步、将十二烷基硫酸钠和去离子水混合,搅拌均匀,加入羧甲基纤维素钠和聚乙烯吡咯烷酮得到第一混合液;
第二步、将司盘80加入到润滑组分中,然后加入抗氧剂,在温度为40-60℃、频率为40-50kHz的条件下超声波分散30-60min;得到第二混合液;
第三步、将第一混合液和第二混合液混合,搅拌4-8h,得到所述处理剂;
所述润滑组分通过如下步骤制备:
步骤S11、将植物油和二乙基甲苯二胺混合搅拌,设置温度为100-110℃,搅拌反应结束后,将得到的反应液在50±2℃浓缩至体积不变,得到组分a;
步骤S12、将玉米淀粉和去离子水混合,搅拌成糊状后倒入反应器中,设置温度为60±2℃,边搅拌边加入α-淀粉酶,保持温度和转速不变,继续反应2-3h,得到酶解液;将丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化铵和2,5-二羟基苯磺酸加入去离子水中溶解,用氢氧化钠水溶液调节pH值为7.5-8.5,得到单体溶液;将酶解液、辣根过氧化物酶和乙酰丙酮混合,设置温度为35-45℃搅拌3-5h,然后将温度升为45-50℃,同时滴加单体溶液和质量分数4-6%的双氧水,保持温度不变继续反应7.5-8.5h,即得到组分b;
步骤S13、将组分a和组分b按照质量比1:(3-5)混合,得到润滑组分。
2.根据权利要求1所述的一种提高钻井液润滑效果的处理剂的制备方法,其特征在于,润滑组分通过如下步骤制备:
步骤S11、将植物油和二乙基甲苯二胺加入三口烧瓶中,设置温度为100-110℃、转速为400r/min,搅拌反应结束后,将得到的反应液转移至旋转蒸发仪中,在50℃浓缩至体积不变,得到组分a;
步骤S12、将玉米淀粉和去离子水混合,搅拌成糊状后倒入反应器中,设置温度为60℃,转速为400r/min,边搅拌边加入α-淀粉酶,保持温度和转速不变,继续反应2.5h,得到酶解液;将丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化铵和2,5-二羟基苯磺酸加入去离子水中溶解,用质量分数50%的氢氧化钠水溶液调节pH值为8.0,得到单体溶液;将酶解液、辣根过氧化物酶和乙酰丙酮混合,设置温度为40℃搅拌4h,然后将温度升为48℃,同时滴加单体溶液和质量分数5%的双氧水,保持温度不变继续反应8.0h,即得到组分b;
步骤S13、将组分a和组分b按照质量比1:(3-5)混合,得到润滑组分。
3.根据权利要求2所述的一种提高钻井液润滑效果的处理剂的制备方法,其特征在于,步骤S11中植物油为花生油、大豆油和菜籽油中的一种或多种按任意比例混合,植物油和二乙基甲苯二胺的质量比为1:( 0.2-0.4),步骤S12中玉米淀粉、去离子水和α-淀粉酶的用量比为25g:100mL:0.02g;单体溶液中丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲基二烯丙基氯化铵、2,5-二羟基苯磺酸和去离子水的用量比为3.8g:12.3g:1g:1.2g:9.6g:250mL;酶解液、辣根过氧化物酶、乙酰丙酮、单体溶液和质量分数5%的双氧水的用量比为100mL:0.12g:1.5g:250mL:30mL。
4.根据权利要求1所述的一种提高钻井液润滑效果的处理剂的制备方法,其特征在于,所述抗氧剂通过如下步骤制备:
步骤S21、将2,6-二叔丁基对甲酚和甲醇加入反应容器中,通入氮气保护下,加入多聚甲醛和二异丙基氨基锂,设置温度为45±2℃搅拌反应1-2h,反应结束后将得到的反应液温度降至20±2℃,减压抽滤,将得到的滤液用石油醚重结晶,得到的固体为中间体1;
步骤S22、设置温度为0-5℃,将二氯甲烷和三甲苯加入三口烧瓶中,加入硫酸和中间体1的二氯甲烷溶液,控制硫酸的加入速度为6±1mL/h,中间体1的二氯甲烷溶液的加入速度为120±10mL/h,滴加完后,继续反应50-60min,反应结束后,将得到的反应液和等体积去离子水混合,用碳酸钠调节pH值为7±0.5,然后分离有机相和水相,有机相蒸干溶剂,得到基础组分;
步骤S23、将基础组分和苯胺放入反应容器中,置换氮气多次,在氮气保护条件下加入甲苯和盐酸溶液,搅拌30±5min,然后将温度升为120±5℃反应1±0.5h,反应结束后,降温至室温,加入甲醇,减压抽滤,将得到的滤饼用甲醇洗涤,洗涤结束后真空干燥至恒重,得到抗氧化组分;
步骤S24、将基础组分和抗氧化组分按照质量比1:(1-3)混合得到抗氧剂。
5.根据权利要求4所述的一种提高钻井液润滑效果的处理剂的制备方法,其特征在于,所述抗氧剂通过如下步骤制备:
步骤S21、将2,6-二叔丁基对甲酚和甲醇加入三口烧瓶中,通入氮气保护下,加入多聚甲醛和二异丙基氨基锂,设置温度为45℃,转速为300r/min,搅拌反应1-2h,反应结束后将得到的反应液温度降至20℃,减压抽滤,将得到的滤液用石油醚重结晶,得到的固体为中间体1;
步骤S22、设置温度为0-5℃,将二氯甲烷和三甲苯加入三口烧瓶中,加入硫酸和中间体1的二氯甲烷溶液,控制硫酸的加入速度为6mL/h,中间体1的二氯甲烷溶液的加入速度为120mL/h,滴加完后,继续反应50-60min,反应结束后,将得到的反应液和等体积去离子水混合,用碳酸钠调节pH值为7,然后分离有机相和水相,有机相用旋转蒸发仪蒸干溶剂,得到基础组分;
步骤S23、将基础组分和苯胺放入反应瓶中,置换氮气3次,在氮气保护条件下加入甲苯和盐酸溶液,搅拌30min,然后将温度升为120℃反应1h,反应结束后,降温至室温,加入甲醇,减压抽滤,将得到的滤饼用甲醇洗涤,洗涤结束后在40℃真空干燥至恒重,得到抗氧化组分;
步骤S24、将基础组分和抗氧化组分按照质量比1:(1-3)混合得到抗氧剂。
6.根据权利要求4或5所述的一种提高钻井液润滑效果的处理剂的制备方法,其特征在于,步骤S21中2,6-二叔丁基对甲酚、甲醇、多聚甲醛和二异丙基氨基锂的用量比为15g:20mL:(3-4g):0.1g;步骤S22中硫酸浓度为2mol/L,中间体1的二氯甲烷溶液为中间体1和二氯甲烷按照5g:75mL混合而成,二氯甲烷、三甲苯、硫酸和中间体1的二氯甲烷溶液的用量比为5mL:1.2g:5g:75mL;步骤S23中盐酸溶液的质量分数为38%;基础组分、苯胺、甲苯和盐酸溶液的用量比(2.6-3g):1g:30mL:0.6mL。
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