CN113286865A - 钻取井筒的方法 - Google Patents

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Abstract

一种在用油基钻井流体钻取地下井时，使钻管和井筒套管质量的重量损失最小化的方法，所述方法包括：向油基钻井流体添加抗磨损添加剂，所述抗磨损添加剂基于植物或动物来源的硫酸化、磺化或亚硫酸化天然油或脂肪。

Description

钻取井筒的方法
技术领域
本发明涉及在用油基钻井流体钻取地下井时，使钻管和井筒套管质量的重量损失最小化的方法，所述方法包括：使用包含植物和动物来源的硫酸化、磺化或亚硫酸化天然油或脂肪或者其混合物的油基钻井流体作为抗磨损剂。
背景技术
在用于从地层勘探或提取气体或油的钻井操作期间，使用井筒流体。
这些钻井流体发挥多种功能，例如：(i)将钻屑向上带到地面并且当流体循环停止时，使钻屑悬浮；(ii)在孔洞壁上产生滤饼以降低渗透率；(iii)冷却和润滑钻头；(iv)产生液体静压以避免不受控的喷出；(v)帮助支承孔洞壁的重量；以及(vi)起到钻头、钻柱和孔洞壁之间的润滑剂的作用。
这些流体可以根据它们的流体基础来分类。水基流体包含悬浮在水或卤水中的固体颗粒。或者，油基流体(也被称为油基泥浆)包含悬浮在反相乳液中的固体颗粒。油基泥浆具有作为连续相的油相和作为非连续相并且至少部分与油相不混溶的流体(常为卤水)。
由此，油基泥浆也可被称为反相乳液。
当地层对与水的接触极其敏感时，优选将反相乳液作为钻井流体，并且它们常具有更佳的耐热性以及保证钻柱和井下工具有更好的润滑性。另外，它们形成更薄的滤饼并且可以提供改进的孔稳定性。
用于陆上和海上项目的油和气的钻井和勘探的专门机器在极端的压力条件下工作，并且承受着高的载荷和温度。随着钻柱旋转，钻管(以及更具体地，工具接头的较大的外直径部分)可摩擦套管的内壁。不可避免地，连续摩擦造成主要机械部件磨损，并因此使工具劣化，由于克服摩擦阻力所需的功率增加，导致钻井低效，机器性能和仪器寿命下降，可靠性降低，操作延迟，服务周期更短以及维护要求更高。
这对于以苛刻摩擦条件为特征的复杂钻井操作中使用的钻井工具尤其重要。水平方向钻井(HDD)或者更一般地，涉及非垂直井的钻井操作是这些复杂钻井操作的实例。
这些情况可导致钻管和井筒套管严重磨损，在这些情况中，必需向钻井流体，尤其是油基流体添加至少一种有效的抗磨损剂。
抗磨损剂形成了保护层，该保护层通过表面上的物理或化学吸收来防止金属间接触。
已经在各个领域中开发了大量的抗磨损剂，尤其是用于液压或汽车发动机的抗磨损剂。
这些抗磨损剂主要是含硫和/或磷醚化原子(etheroatom)的有机物质，例如，硫代磷酸盐和硫代膦酸盐，金属-二烷基膦酸盐、金属-二硫代磷酸盐，尤其是二硫代磷酸锌(ZDP)、磷酰胺、膦酸酯化胺、酰氨基和氨基硫代磷酸盐、金属二硫代氨基甲酸盐、有机硫化物、黄原酸盐、硫化烯烃、硫化脂肪或酯、含S杂环化物、有机硼化合物、N基杂环化合物、苯并三唑衍生物、烷基硫代甲基苯并三唑、富勒烯和含卤素添加剂。
然而，这些抗磨损剂具有一些弊端和缺陷。
由于润滑剂和抗磨损剂的金属表面的竞争，一直需要确定改进抗磨损性能但不会不利地影响流体的润滑性能的化合物。
另外，用于钻井操作的流体需具有它们特定且明确的特征。因此，所有添加剂，包括抗磨损剂，都不应该改变钻井流体在低温工作条件或者尤其是高温工作条件中的流变学和滤失(fluid loss)行为。
另外，复杂的钻井操作常在海上进行，因此，从环境观点来看，将有利的是使用在海水中具有优异可生物降解性(根据可生物降解性测试OECD 306，>60％)的制剂，和/或根据挪威分类方案(Norwegian classification scheme)归为“黄色”子类别1的试剂。
出于这些原因，在现有技术中仍然需要找到新的有效抗磨损剂，其允许克服上述问题。
目前，发明人惊奇地发现，当向作为抗磨损剂的油基钻井流体添加植物或动物来源的硫酸化、磺化或亚硫酸化的天然油和脂肪及其混合物时，它们令人惊奇地能有效地使钻管和井筒套管的质量损失最小化。同时，它们维持或者甚至改进了钻井流体的流变学、润滑性和滤失性。另外，它们不影响所述油基钻井流体的生态毒理属性。
包含C-Sn-C桥的硫化天然油或脂肪不包含在硫酸化、磺化或亚硫酸化的天然油和脂肪的定义中。
植物和动物来源的硫酸化、磺化或亚硫酸化天然油和脂肪及其混合物在本领域中公知作为水基钻井流体的润滑剂。
例如，US 3,671,410提供了润滑性增强的水基钻井流体，其包括水不溶性醇和选自植物油、动物脂肪、脂肪酸、脂肪酸酯、其硫化或硫酸化衍生物及其混合物的材料。
US 4,356,096公开了用于减小使钻柱旋转的扭矩的方法，该方法包括：向钻井流体添加液体有机润滑剂和疏水、亲有机、水可润湿的吸附剂。该液体有机润滑剂选自包含硫酸化植物油和硫酸化动物脂肪等的组。
US 2010/016180提供了增加包含卤水的钻井或完井流体的润滑性或降低摩擦系数的方法，其通过向卤水添加阴离子或非离子型表面活性剂，以及至少一种磺化(硫酸化)植物油或其衍生物的水溶性或水分散性盐来进行。
US 2012/157353记载了包含润滑剂的水基钻井流体。优选的润滑剂是硫化植物油，例如，磺化植物油。
WO 2015/002726公开了包含润滑剂的水性基钻井流体。该润滑剂包含粘土稳定剂和植物油衍生物，例如，磺化植物油。
CN 103773329公开了耐高温润滑剂，以质量计，其包含20-60份的植物油，30-70份的磺化沥青以及0-30份的磺化植物油。该耐高温润滑剂大大提高了水基钻井流体的润滑性质。
CN 105368413公开了用于水基钻井流体的抗磨损防卡润滑剂，包含：环氧化(和/或磺化)改性植物油，至少两种具有不同碳链的有机硼酸酯，三乙胺，二烷基二硫代磷酸钐，(+)-2,2'-亚甲基双[(3aR,8aS)-3a,8a-二氢-8H-茚并[1,2-d]噁唑，以及乳化剂。
就申请人所知，之前从未记载过使用植物和动物来源的硫酸化、磺化或亚硫酸化天然油或脂肪作为油基钻井流体中的抗磨损剂。
除非另有规定，百分重量/体积以克/100ml来表示，其等于3.5磅/桶。
发明内容
因此，本发明的一个目的是一种在用油基钻井流体钻取地下井时，使钻井管和井筒套管的质量的重量损失最小化的方法，所述方法包括：i)制备油基钻井流体，其包含油外相、水性内相和乳化剂；ii)随后，向油基钻井流体添加抗磨损添加剂，所述抗磨损添加剂包含：
a)25重量％至75重量％的植物或动物来源的硫酸化、磺化或亚硫酸化天然油或脂肪，或其混合物；
b)20重量％至70重量％的溶剂；
c)1重量％至50重量％的非离子型或离子型表面活性剂；
抗磨损添加剂的量使得最终的油基钻井流体包含0.1g/100ml至4.0g/100ml的所述植物或动物来源的硫酸化、磺化或亚硫酸化天然油或脂肪，基于总流体体积计。
本发明还涉及抗磨损添加剂，其包含：
a)25重量％(wt％)至65重量％，优选30重量％至60重量％的一种或多种植物或动物来源的硫酸化、磺化或亚硫酸化天然油或脂肪，或其混合物；
b)20重量％至70重量％，优选30重量％至60重量％的一种或多种溶剂；
c)1重量％至50重量％，优选1重量％至25重量％的一种或多种非离子型或阴离子型表面活性剂或其混合物。
发明的具体实施方式
优选地，抗磨损添加剂的量使得最终的油基钻井流体包含0.25w/v％(重量/体积％)至3.0w/v％的所述硫酸化、磺化或亚硫酸化天然油或脂肪，基于总流体体积计。
更优选地，抗磨损添加剂的量使得最终的油基钻井流体包含0.5w/v％至2.5w/v％的所述硫酸化、磺化或亚硫酸化天然油或脂肪，基于总流体体积计。
优选的硫酸化、磺化或亚硫酸化的天然油或脂肪具有0.5重量％至4.5重量％，优选1.5重量％至2.5重量％的有机SO3含量，根据ASTM D1681-05确定。另外，无机硫酸盐/亚硫酸盐含量优选小于2重量％。
本发明的硫酸化、磺化或亚硫酸化的天然油或脂肪可使用本领域所述的对植物或动物来源的天然油或脂肪进行硫酸化、磺化和亚硫酸化的任何方法获得。
简言之，本发明的硫酸化或磺化天然油可通过用硫酸处理植物或动物来源的天然油或脂肪，并且使用洗涤液体或水去除过量酸来制备。该过程例如见述于US 1,081,775；Trask,R.H.的“Sulfonation and sulfation of oils(油的磺化和硫酸化)”J.Am.OilChem.Soc.(《美国油化学会志》),33(11),568–571(1956)；M.Diena的“Gli oli solfonati(油的磺化)”，意大利出版社，米兰，第39-54页(1949)。
亚硫酸化的天然油或脂肪可通过用氧气氧化脂肪或油，并且同时或随后使用碱金属亚硫酸盐/亚硫酸铵和/或亚硫酸氢盐，或者使用三氧化硫进行亚硫酸化来制备，例如US4,903,362中所述。US 5,529,704也记载了经氧化的油或脂肪与NaHSO3或Na2S2O5的反应。
蓖麻油、玉米油、棉籽油、橄榄油、棕榈油、花生油、菜籽油、红花油、芝麻油、大豆油、葵花籽油、再生废油和桐油是适于制备本发明的植物来源的硫酸化、磺化或亚硫酸化天然油和脂肪的植物油实例。
合适的动物来源的脂肪和油是家牛脂肪、野牛脂肪、绵羊脂肪、山羊脂肪、猪脂肪、禽类脂肪、骆驼脂肪、其他骆驼科动物的脂肪、猪油、鱼油、鲸油、鱼肝油、鲱鱼油(herringoil)、三文鱼油、沙丁鱼油、日本鱼油、步鱼油(menhaden oil)、鲸蜡油、牛油(beeftallow)、羊脂(mutton tallow)、羊毛脂和油汗、牛蹄油。
再生的动物或植物废油或脂肪也适于实现本发明。
优选的天然油或脂肪是再生废油、鱼油、鲸油、大豆油、菜籽油、鱼油和妥尔油。
关于制备本发明的硫酸化、磺化或亚硫酸化的天然油或脂肪的过程的其他信息可见于M.Diena的“Gli oli solfonati”，意大利出版社，米兰(1949)，以及G.B.Martinenghi的“Tecnologia Chimica Industriale degli oli,grassi e derivati(工业油脂及其衍生物化学技术)”，第3版，霍普利(Hoepli)，904-917(1963)。
优选的油是植物或动物来源的亚硫酸化或硫酸化天然油和脂肪及其混合物。
亚硫酸化的鱼油、亚硫酸化的鲸蜡油、亚硫酸化或硫酸化的大豆油、亚硫酸化或硫酸化的再生废油和脂肪、亚硫酸化或硫酸化的菜籽油以及其混合物是最优选的。
本发明的油基钻井流体中的油相和乳化剂的浓度应足以形成稳定的反相乳液。
在本发明的一个实施方式中，油相的量为约30体积％至约95体积％，优选约50体积％至约90体积％，基于流体的总体积计。
本发明的反相乳液的油相可以包含适用于乳液的任何油基流体。
油相可以源自天然或合成来源。合适的油相的实例包括但不限于柴油、石蜡油、矿物油、低毒矿物油、烯烃、酯、酰胺、胺、合成油(例如聚烯烃、醚、缩醛、碳酸二烷基酯、烃)及其组合。
优选的油相是石蜡油、低毒矿物油、柴油、聚烯烃、烯烃及其混合物。
决定待用于特定应用的油的因素包括但不限于其成本和性能特征、环境相容性、毒理学属性和可获得性。
本发明的反相乳液还包括水性相，其与油相至少部分混溶。水性相优选是对油相和其他添加剂的补充，使得达到100体积％。
合适的水性相实例包括淡水、海水、盐水、卤水(例如，在水中的25重量％的CaCl2或在水中的12重量％的NaCl)、甘油、乙二醇、聚乙二醇胺、多元醇及其衍生物，以及它们的组合。
卤水一般包含水溶性盐。合适的水溶性盐为氯化钠、氯化钙、溴化钙、溴化锌、甲酸钠、甲酸钾、乙酸钠、乙酸钾、乙酸钙、乙酸铵、氯化铵、溴化铵、硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硝酸钙、碳酸钠、碳酸钾及其混合物。
合适的卤水可以包含重卤水。
出于本申请的目的，重卤水包括具有不同浓度的各种盐并且所述盐可用于加重流体的卤水。
考虑几个因素来选择水性相，这些因素包括成本、环境和健康安全属性、密度、可获得性以及选择了何种油相。可能考虑的另一个因素是钻井流体的施加。
例如，如果该施加需要重量较重的乳液，则可以选择溴化锌卤水。
如所提到的，油基钻井流体是反相乳液。该反相乳液一般通过添加一种或多种乳化稳定剂来稳定，所述乳化稳定剂也被称为乳化剂，其防止液滴聚并、相分离，更一般地，防止它们的性能下降。或者，可以使用Walter Ramsden[Proceedings of the Royal SocietyB(《皇家学会学报B》)(伦敦)72,156-164(1903)]发现，以及以Pickering命名的方法来稳定乳液，Pickering于1907年记载了该现象(Journal of the Chemical Society(《化学学会杂志》)91,2001-2021)。
当用于地下应用时，乳液经受超常的机械和热应力，因此稳定性是其制剂的极关键的方面。
出于这些原因，本发明的油基钻井流体包含0.1g/100ml至4.0g/100ml，优选0.25g/100ml至1.7g/100ml的至少一种乳化剂，基于总流体体积计。
传统用于地下处理流体的乳化剂具有表面活性剂特征，包括疏水部分和亲水部分。
这些乳化剂的典型实例为：松香酸和脂肪酸的钙、镁和铝皂，脂肪酸，氧化脂肪酸，马来酸化脂肪酸，聚合脂肪酸，脂肪胺，脂肪咪唑啉和脂肪(聚)酰胺。
合适的脂肪(聚)酰胺通过脂肪酸与(聚)胺缩合获得。合适的脂肪酸的实例为C6–C30不饱和及饱和脂族单羧酸(或其酯)，例如，棕榈油酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、山萮酸等。可以使用C6-C30饱和及不饱和脂族单羧酸(例如，衍生自天然油的脂肪酸)的混合物，所述天然油例如椰子油、芥子油、棕榈油、油精、大豆油、低芥酸菜子油、妥尔油、葵花子油及其混合物。
(聚)胺的实例为N-烷基胺，链烷醇胺，例如，二乙醇胺或二异丙醇胺，以及多亚烷基多胺，例如，多亚乙基多胺，例如，二亚乙基三胺、三亚乙基四胺和四亚乙基五胺。
通过脂肪酸和二或三羧酸(或其酐)与多亚烷基多胺的缩合获得的脂肪聚氨基酰胺显示出卓越的乳化和分散性质，并且对形成反相乳液的各种应用有用。上文已经提到了用于制备这些脂肪聚氨基酰胺的脂肪酸和多亚烷基多胺。合适的二或三羧酸是富马酸、马来酸(及其酐)、琥珀酸、柠檬酸等。
上文关于制备聚酰胺所述的单羧酸是合适的乳化剂的另外的实例。特别优选衍生自妥尔油和源自生物柴油生产的脂族饱和及不饱和单羧酸。
通过脂肪酸和多亚烷基多胺(例如上文提到的那些)的缩合获得的脂肪咪唑啉也是用于实现本发明的乳化剂。
本领域常用的任何氧化或马来酸化或聚合脂肪酸可用作实现本发明的乳化剂。
氧化脂肪酸常通过在轻度升高的温度下，使空气、氧气、经臭氧处理的空气或臭氧通过(吹送)材料来制备，所述材料是例如妥尔脂肪酸或亚麻籽油脂肪酸。马来酸化脂肪酸易于通过本领域已知的方法来制备，这些方法一般由以下步骤组成：在约100至250℃的温度下加热大致当量比的脂肪酸和马来酐并持续几分钟至多达几小时。
用于实现本发明的聚合脂肪酸可以包含大于或等于24个碳原子和大于或等于2个羧基。令人满意的这种类型的酸包括二聚体和三聚体脂肪酸，其根据本领域所述的各种程序中的一种程序，通过不饱和脂肪酸的聚合(缩合)产生。商购的聚合脂肪酸通常是可以包含极不同量的单体副产物、原料以及更高级聚合酸连同二聚体和三聚体脂肪酸的混合物。
本发明的油基钻井流体还可以包括常规添加剂，包括增重剂、润湿剂、滤失剂、流变改性剂、润滑剂、抗氧化剂、腐蚀抑制剂、阻垢剂、消泡剂、杀生物剂、pH改性剂、H2S清除剂、O2清除剂，以及对特定钻井操作有用的任何其他添加剂。
通常，需要增重剂(例如BaSO4和/或CaCO3)来提供期望的流体密度。增重剂的粒度分析根据钻井操作的要求来选择。
滤失控制添加剂可选自下类：经改性的天然存在的分子和聚合物和/或合成分子和/或无机添加剂(例如矿物)，天然沥青(gilsonite)，柏油(asphalts)，以及更一般地，对减少滤液损失有用的任何添加剂。
润湿剂用于润湿钻井流体内的固体。所述固体可以是分散在流体中的任何固体，例如，增重剂和/或钻屑。润湿剂可以选自下类：脂肪酸和脂肪酸衍生物。
流变改性剂可选自下组：有机粘土(例如亲有机膨润土)、苯乙烯-丁二烯-丙烯共聚物、聚丙烯酸酯、丙烯酸类共聚物、乙烯基甲苯-丙烯酸酯共聚物树脂、三聚体脂肪酸和聚乙二醇的酯，以及简单的分子，例如均苯四甲酰胺。
在最优选的实施方式中，本发明的抗磨损添加剂包含：
a)30重量％至50重量％的植物或动物来源的硫酸化、磺化或亚硫酸化天然油或脂肪，或其混合物；
b)30重量％至55重量％的一种或多种溶剂；
c)3重量％至20重量％的一种或多种非离子型或阴离子型表面活性剂或其混合物。
合适的溶剂的实例包括但不限于植物油、柴油、烃、石蜡油、矿物油、低毒矿物油、烯烃、酯、合成油(例如聚烯烃、醚、缩醛、碳酸二烷基酯、乙二醇醚和多元醇)及其组合。优选的油是石蜡油、低毒矿物油、矿物油、植物油、聚烯烃、烯烃、酯及其混合物。
在一个优选的实施方式中，本发明的抗磨损添加剂包括具有低芳族化合物含量的低毒合成油，并且根据生物降解测试OECD 306，可生物降解性高于60％。
任选地，抗磨损添加剂可包含用于改进制剂稳定性的一种或多种非离子型或阴离子型表面活性剂或其混合物。
优选的非离子型表面活性剂是脱水山梨糖醇酯、脂肪链烷醇酰胺、脂肪酯、乙氧基化脂肪醇、乙氧基化酚、乙氧基化和/或丙氧基化壬基酚、脂肪胺、乙氧基化脂肪胺、甜菜碱和咪唑啉。
脱水山梨糖醇单油酸酯、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、脱水山梨糖醇三油酸酯是优选的非离子型表面活性剂。
优选的阴离子型表面活性剂是脂肪醇的磷酸酯，烷基乙氧基柠檬酸盐/酯、肌氨酸盐/酯和乙氧基化脂肪醇的磷酸酯。乙氧基化脂肪醇的磷酸酯是最优选的阴离子型表面活性剂。
根据挪威分类方案至少被归类为“黄色”子类别1，或者具有更好的评级的非离子型或阴离子型表面活性剂，或在CEFAS注册方案中被归类为“金色”的非离子型或阴离子型表面活性剂是优选的。
本发明的抗磨损添加剂还可包含1重量％至10重量％的至少一种倾点下降剂，例如，乙二醇醚，或者多元醇。
可以使用常规方法来制备油基钻井流体。在一个实施方式中，将适当量的油和乳化剂混合在一起，随后在连续混合下添加剩余组分。
本发明方法的植物或动物来源的硫酸化、磺化或亚硫酸化的天然油和脂肪的基本特征是它们对油基钻井流体的流变学和滤失性具有适度的影响。
实施例
在实施例中，使用以下化学品：
·亚硫酸化大豆油(SSO)钠盐，活性物质含量为约80重量％并且有机SO3含量为2.1重量％。
·硫酸化菜籽油(SRO)钠盐，活性物质含量为约80重量％并且有机SO3含量为1.1重量％。
·Sorbirol O，脱水山梨糖醇单油酸酯，商购自意大利蓝宝迪有限公司(LambertiSpA)；
·Sorbirol TO，脱水山梨糖醇三油酸酯，商购自意大利蓝宝迪有限公司；
·丁基三乙二醇醚(BTG)；
·Rolfen 10/12/490，乙氧基化脂肪醇磷酸酯，商购自意大利蓝宝迪有限公司；
·Emulam PE，主要乳化剂，商购自意大利蓝宝迪有限公司；
·Emulam WA，基于脂肪酸衍生物的润湿剂，商购自意大利蓝宝迪有限公司；
·Emulam V Plus，有机粘土，商购自美国蓝宝迪公司(Lamberti USA)；
·Chimin P1，烷基醚磷酸酯，活性物质含量为约30重量％，商购自意大利蓝宝迪有限公司；
·Emulube OBM，用于油基钻井流体的润滑剂，商购自意大利蓝宝迪有限公司；
·Ultralube II(E)，用于油基钻井流体的润滑剂，商购自诚信工业有限公司(Integrity Industries INC)；
·EDC 95/11，烃，C15-C20，正烷烃、异烷烃、环烷烃、<0.03％芳族化物，购自法国道达尔公司(Total SA)；
·Escaid 120，低芳族化合物/多环芳烃，商购自比利时埃克森美孚石化公司(ExxonMobil Petroleum&Chemical B.V.B.A.)。
抗磨损添加剂的制备
通过使用机械搅拌器来简单混合表1中报告的成分(以重量％计)，制备本发明的抗磨损添加剂。
表1
Figure BDA0003160251770000101
表1的添加剂在宽的温度范围(从-10℃至高达80℃)内稳定超过一个月。所报告的制剂的倾点低于0℃。
油基钻井流体的制备
利用汉美弛(Hamilton-Beach)混合机，使用表2中报告的原料(以g计)制备油基钻井流体。以与表2中报告的相同的顺序添加原料，唯一不同在于，先将水和CaCl2混合在一起，然后加入到流体中。使用商购产品Emulube OBM、Ultralube II(E)、尤其是Chimin P1(一种烷基醚磷酸酯)作为比较抗磨损剂和润滑剂。
还制备了不具有抗磨损剂的油基钻井流体(空白样)。
所有示例性流体的最终体积为约350ml。
然后通过在120℃下热滚动16小时使流体老化。
流变学表征
根据API标准(API推荐操作13I/ISO 10416:2008)，使用OFITE 800型粘度计，在50℃下进行流变学测量。
表3报告了用于表征经老化的油基钻井流体的最重要的流变学参数(以mPa*s计)。
可以看出，本发明的流体3和4显示出与空白样相同的流变学行为。这证明本发明的抗磨损添加剂不影响油基钻井流体的流变学。相反，Ultralube II(E)严重影响钻井流体的流变学。
表2
Figure BDA0003160251770000111
Figure BDA0003160251770000121
*比较
表3
空白样 流体1* 流体2* 流体3 流体4 流体5*
600RPM 157 158 150 156 157 152
3RPM 7 7 14 7 7 6
PV 68 69 60 68 68 63
YP(lb/100ft<sup>2</sup>)** 21 20 33 21 21 20
*比较
**1lb/100ft2＝0.479Pa
滤失性测定
根据API标准(API推荐操作13I/ISO 10416:2008)，使用OFITE HTHP压滤机，在120℃下对经老化的油基钻井流体进行高压高温滤失性测量。结果(以ml计)报告于表4。
表4
空白样 流体1* 流体2* 流体3 流体4 流体5*
滤失性 1.6 1.6 1.5 1.6 1.6 1.7
*比较
表4的结果证明，本发明的抗磨损添加剂不影响钻井流体的滤失性。
抗磨损性能
使用DUCOM TR-20LE销盘式摩擦计进行磨损率测量。销盘式摩擦计由装载在旋转盘上的固定销组成。
使用AISI 4140钢销和盘。销为圆柱形状，高度为约30mm并且面积为约7mm2。
盘的转速为30Hz并且盘的角向运动为20°。
每个测量重复3次。
表5报告了销和盘的平均磨损率(WR)，其表示为10-5*mm3/Nm，以及与空白样相比的磨损减少百分比(W％)。在该表中，报告了平均摩擦系数(ACoF)和摩擦减少百分比(F％)。
表5
Figure BDA0003160251770000131
*比较
本发明的抗磨损添加剂相比于商购的比较产品提供了显著更佳的抗磨损性能。特别地，相比于常用作水基钻井泥浆中的抗磨损剂的一类化合物——烷基醚磷酸酯，植物来源的硫酸化和亚硫酸化油显示出显著更佳的属性。同时，摩擦系数的结果证明，它们也是优异的润滑剂，并且它们可保证/改进添加有它们的油基钻井流体的润滑性能。

Claims (7)

1.一种在用油基钻井流体钻取地下井时，使钻井管和井筒套管的质量的重量损失最小化的方法，所述方法包括：i)制备油基钻井流体，其包含油外相，水性内相和乳化剂；ii)随后，向油基钻井流体添加抗磨损添加剂，所述抗磨损添加剂包含：
a)25重量％至65重量％的植物或动物来源的硫酸化、磺化或亚硫酸化的天然油或脂肪，或其混合物；
b)20重量％至70重量％的溶剂；
c)1重量％至50重量％的非离子型或离子型表面活性剂，
抗磨损添加剂的量使得最终的油基流体包含0.1g/100ml至4.0g/100ml的所述硫酸化、磺化或亚硫酸化天然油或脂肪，基于总流体体积计。
2.如权利要求1所述的方法，其中，抗磨损添加剂的量使得最终的油基流体包含0.25g/100ml至3.0g/100ml的硫酸化、磺化或亚硫酸化天然油或脂肪。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述硫酸化、磺化或亚硫酸化的天然油或脂肪具有0.5重量％至4.5重量％的有机SO3含量，其根据ASTM D1681-05确定。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述油是植物或动物来源的亚硫酸化或硫酸化天然油和脂肪。
5.如权利要求1所述的方法，其中，油基钻井流体包含30体积％至95体积％的油外相，基于流体的总体积计。
6.如权利要求1所述的方法，其中，油基钻井流体包含0.1g/100ml至4.0g/100ml的至少一种乳化剂，基于流体的总体积计。
7.如权利要求5所述的方法，其中，所述乳化剂选自下组：松香酸和脂肪酸的钙、镁和铝皂，脂肪酸，氧化脂肪酸，马来酸化脂肪酸，脂肪胺，脂肪咪唑啉和脂肪(聚)酰胺。
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