钻井液用高效润滑剂及其制备方法与流程

allin2026-03-05  15


本发明涉及钻井液用助剂,是一种钻井液用高效润滑剂及其制备方法。


背景技术:

1、在深井、超深井、大斜度井和水平井作业时,降低钻井扭矩阻力以及钻具磨损的主要可控因素为钻井液的润滑性能,因此,提高钻井液润滑性至关重要。但随着钻井深度不断增加,钻具与井壁之间的温度升高,常用的钻井液用润滑剂容易脱附,造成润滑性能下降,同时,钻具和套管或井壁之间压力增大,润滑剂在钻具和井壁或套管之间形成的油膜破裂,失去润滑性能,严重情况下会造成钻具与套管或井壁之间的直接摩擦。

2、此外,随着井的深度不断增加,钻井液极易受到盐和钙等污染,造成润滑剂性能下降,因此,要求钻井液用润滑剂需具备优良的抗温和抗盐性能。目前,常规钻井液用液体润滑剂在高温高盐环境中分子链易发生降解、交联等构象转变,导致结构破坏,造成钻具表面吸附量减少、润滑性降低甚至失去润滑功效。

3、目前,现有的抗温抗盐润滑剂,如公开号为cn118108907a的中国专利文献公开了一种水基钻井液用抗温抗盐超支化润滑剂及其制备与应用,其通过将正硅酸乙酯、二乙醇胺和三乙醇胺混合,进行酯交换缩聚反应,得到高反应活性超支化聚硅氧烷;将丙烯酰胺类单体、阴离子单体、极性酯类单体加入到去离子水中,得单体溶液;在加入高反应活性超支化聚硅氧烷,通氮气除氧后,加入引发剂,热引发聚合反应;反应结束后,经真空干燥、粉碎得到的润滑剂,其在高温高盐钻井环境下润滑性能有限,化学处理工艺复杂,且成本高昂的问题。


技术实现思路

1、本发明提供了一种钻井液用高效润滑剂及其制备方法,克服了上述现有技术之不足,其能有效解决 现有润滑剂存在的高温高盐钻井环境下润滑性能差的问题。

2、本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的:一种钻井液用高效润滑剂,包括生物柴油30份至50份、白油30份至50份和润滑增强剂10份至25份,还包括油溶性极压润滑添加剂和耐高温消泡剂,油溶性极压润滑添加剂的添加量为生物柴油、白油和润滑增强剂总重量的0.5%至2.0%,耐高温消泡剂的添加量为生物柴油、白油和润滑增强剂总重量的0.3%至1.0%。

3、下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进:

4、上述油溶性极压润滑添加剂为硫化异丁烯、二丁基二硫代氨基甲酸酯、二烷基二硫代氨基甲酸钼、二戊基二硫代氨基甲酸锑和二烷基二硫代磷酸硫化氧钼中的一种及以上。

5、上述润滑增强剂,按下述方法得到:在氮气氛围下,将油酸和丙三醇混合后,再加入催化剂搅拌并发生反应后,得到润滑增强剂。

6、上述油酸和丙三醇的摩尔比为1至2:1。

7、上述催化剂为对甲苯磺酸。

8、上述催化剂的添加量为油酸和丙三醇总重量的4.5%至5.5%。

9、上述反应时间为5h至6h,反应温度为150℃至160℃,搅拌转速为300r/min至600r/min。

10、上述按下述方法得到:

11、第一步,将所需量的生物柴油、白油、润滑增强剂和油溶性极压润滑添加剂搅拌混匀后,得到混合物料一;

12、第二步,向混合物料一中加入所需量的耐高温消泡剂搅拌混匀后,得到钻井液用高效润滑剂。

13、上述第一步和第二步中,搅拌转速为300r/min至600r/min,搅拌时间为30min至40min。

14、本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的:一种钻井液用高效润滑剂的制备方法,按下述方法进行:

15、第一步,将所需量的生物柴油、白油、润滑增强剂和油溶性极压润滑添加剂搅拌混匀后,得到混合物料一;

16、第二步,向混合物料一中加入所需量的耐高温消泡剂搅拌混匀后,得到钻井液用高效润滑剂。

17、本发明钻井液用高效润滑剂不仅具有抗温达220℃,抗盐污染能力强的特点,能适应高温高盐钻井环境作业,而且基本不起泡、不增粘,不影响钻井液流变性,抗磨减阻性能和润滑性能好,同时,其原料成本低廉,制备工艺简便,利于大规模推广应用,有效地解决了现有润滑剂存在的在高温高盐钻井环境下润滑性能差的问题。



技术特征:

1.一种钻井液用高效润滑剂,其特征在于原料按重量份计包括生物柴油30份至50份、白油30份至50份和润滑增强剂10份至25份,还包括油溶性极压润滑添加剂和耐高温消泡剂,油溶性极压润滑添加剂的添加量为生物柴油、白油和润滑增强剂总重量的0.5%至2.0%,耐高温消泡剂的添加量为生物柴油、白油和润滑增强剂总重量的0.3%至1.0%;润滑增强剂,按下述方法得到:在氮气氛围下,将油酸和丙三醇混合后,再加入催化剂搅拌并发生反应后,得到润滑增强剂;其中,催化剂为对甲苯磺酸。

2.根据权利要求1所述的钻井液用高效润滑剂,其特征在于油溶性极压润滑添加剂为硫化异丁烯、二丁基二硫代氨基甲酸酯、二烷基二硫代氨基甲酸钼、二戊基二硫代氨基甲酸锑和二烷基二硫代磷酸硫化氧钼中的一种及以上。

3.根据权利要求1或2所述的钻井液用高效润滑剂,其特征在于油酸和丙三醇的摩尔比为1至2:1。

4.根据权利要求1或2所述的钻井液用高效润滑剂,其特征在于催化剂的添加量为油酸和丙三醇总重量的4.5%至5.5%。

5.根据权利要求3所述的钻井液用高效润滑剂,其特征在于催化剂的添加量为油酸和丙三醇总重量的4.5%至5.5%。

6.根据权利要求1或2或5所述的钻井液用高效润滑剂,其特征在于反应时间为5h至6h,反应温度为150℃至160℃,搅拌转速为300r/min至600r/min。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的钻井液用高效润滑剂,其特征在于按下述方法得到:

8.根据权利要求7所述的钻井液用高效润滑剂,其特征在于第一步和第二步中,搅拌转速为300r/min至600r/min,搅拌时间为30min至40min。

9.一种根据权利要求1至6、8中任一项所述的钻井液用高效润滑剂的制备方法,其特征在于按下述方法进行:


技术总结
本发明涉及钻井液用助剂技术领域,是一种钻井液用高效润滑剂及其制备方法,钻井液用高效润滑剂,按下述方法得到:首先,将生物柴油、白油、润滑增强剂和油溶性极压润滑添加剂搅拌混匀后,得到混合物料一,然后,向混合物料一中加入耐高温消泡剂搅拌混匀后得到。本发明钻井液用高效润滑剂不仅具有抗温达220℃,抗盐污染能力强的特点,能适应高温高盐钻井环境作业,而且基本不起泡、不增粘,不影响钻井液流变性,抗磨减阻性能和润滑性能好,同时,其原料成本低廉,制备工艺简便,利于大规模推广应用,有效地解决了现有润滑剂存在的在高温高盐钻井环境下润滑性能差的问题。

技术研发人员:兰晓云,张蔚,曹家俊,贾永红,王崇刚,何雷,王丰明,蒲扬,李志远,高峰
受保护的技术使用者:中国石油集团西部钻探工程有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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