鉆井液用潤(rùn)滑劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石油天然氣及地質(zhì)勘探開發(fā)中的鉆井液領(lǐng)域，涉及一種鉆井作業(yè)中用 的潤(rùn)滑劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 石油天然氣資源的勘探與開發(fā)中，鉆井是必不可少的技術(shù)手段。在鉆井作業(yè)中需 要使用鉆井液。鉆井液的作用包括穩(wěn)定井壁、清潔井眼、協(xié)助破碎巖石、冷卻鉆具、作為信號(hào) 傳輸介質(zhì)等。隨著勘探開發(fā)的不斷發(fā)展，大位移井、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井、水平井越來越多，這導(dǎo)致鉆 具與井壁或鉆具與套管之間的摩阻越來越大，這使得在鉆井過程中鉆具磨損嚴(yán)重，施加的 壓力無法由鉆具傳至井底，鉆速降低，還容易發(fā)生卡鉆等安全事故。
[0003]鉆井液潤(rùn)滑劑是鉆井液中的重要添加劑，其作用是降低鉆具與裸眼井壁之間和鉆 具與金屬套管之間的摩擦阻力，防止泥包鉆頭，進(jìn)而起到提高鉆速、防止卡鉆和減少鉆具 磨損的目的。發(fā)展至今，鉆井液潤(rùn)滑劑種類非常繁多，但多存在不足之處：（1)潤(rùn)滑性能單 一，僅起到降低鉆具與套管井壁間摩擦，或僅起到降低鉆具與裸眼井壁間的摩擦，兩種潤(rùn)滑 功能兼顧的潤(rùn)滑劑較少；（2)潤(rùn)滑劑的抗溫能力差，在鉆井液中經(jīng)120°C高溫老化一段時(shí)間 后，潤(rùn)滑劑分解，潤(rùn)滑能力大幅度降低，且易起泡；（3)熒光級(jí)別高，嚴(yán)重干擾錄井，不便于 在探井當(dāng)中使用。為了能夠解決上述問題，發(fā)明出一種全新的潤(rùn)滑劑合成配方，實(shí)現(xiàn)了一種 潤(rùn)滑劑同時(shí)具有降低鉆具與套管間摩擦和鉆具與裸眼井壁間摩擦的功能，抗溫達(dá)180°C，熒 光級(jí)別小于等于3。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種熒光級(jí)別低、抗高溫且同時(shí)具有優(yōu)越的降低鉆具與套 管間摩擦和鉆具與裸眼井壁間摩擦的功能的鉆井液潤(rùn)滑劑。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供一種制備該鉆井液潤(rùn)滑劑的制備方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的鉆井液用潤(rùn)滑劑，由下述重量份的組分制備而成：
[0007]
[0008]其中：
[0009] 所述白油為5#、7#、10#、15#或20#白油；
[0010] 所述流型調(diào)節(jié)劑為三乙醇胺、三異丙醇胺或二乙醇胺；
[0011] 所述表面活性劑為陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑；
[0012] 優(yōu)選地，所述陰離子表面活性劑為油酸。
[0013] 優(yōu)選地，所述非離子表面活性劑為油酸三乙醇胺，
[0014] 所述非離子表面活性劑為烷基聚氧乙烯醚，所述烷基聚氧乙烯醚具有式I結(jié)構(gòu)：
[0015] R(OCH2CH2)nOH式 I，
[0016] 其中，R為C12~C2。的飽和直鏈烷基或不飽和直鏈烷基，n為3~9。
[0017] 具體地，所述烷基聚氧乙烯醚可以選用十二烷基七聚乙二醇醚、十二烷基九聚乙 二醇醚、十六烷基七聚乙二醇醚等。
[0018] 所述非離子表面活性劑具有式II結(jié)構(gòu)：
[0019] RCOn(CH2CH2OH)2式 II，
[0020] 其中，R為C12~C2。的飽和直鏈烷基或不飽和直鏈烷基。
[0021] 具體地，該類非離子表面活性劑可以選用油酸二乙醇酰胺、亞油酸二乙醇酰胺、硬 脂酸二乙醇酰胺、椰油酸二乙醇酰胺等。
[0022] 所述非離子表面活性劑具有式III結(jié)構(gòu)：
[0023] RC00CH2CH2N(CH2CH20H)2式 III，
[0024] 其中，R為C12~C2。的飽和直鏈烷基或不飽和直鏈烷基。
[0025] 具體地，該類非離子表面活性劑可以選用三乙醇胺單硬脂肪酸酯、三乙醇胺單油 酸酯、三乙醇胺單亞油酸酯等。
[0026] 所述硫化烯烴棉籽油為硫元素含量6%~IIwt%的硫化烯烴棉籽油；
[0027] 所述泥餅粘附潤(rùn)滑添加劑為硬脂酸鋁或多羥基三烷基胺類化合物。
[0028] 所述多羥基三烷基胺類化合物具有式IV結(jié)構(gòu)：
[0029] N(Ch2CHOHCH2OR)3式 IV，
[0030] 其中，R為C12~C2。的飽和直鏈烷基或不飽和直鏈烷基。
[0031] 具體地，該三乙醇胺三烷基羧酸酯類化合物可以選用3, 3'，3"_三（1_(十六烷 氧基）丙烷_2_醇）胺、3,3'，3"-二（1_(十二烷氧基）丙烷-2-醇）胺、3, 3'，3"-二 (1_(十八烷氧基）丙烷_2_醇）胺。
[0032] 該鉆井液用潤(rùn)滑劑的制備方法，步驟如下：在室溫（25~30°C)條件下將80~90 重量份的白油加入到反應(yīng)釜中，然后在攪拌的條件下依次加入〇. 1~1重量份流型調(diào)節(jié)劑 和1~10重量份的表面活性劑，攪拌10~30分鐘混合均勻，再向反應(yīng)釜內(nèi)依次加入10~ 20重量份的硫化烯烴棉籽油和2~7重量份的泥餅粘附潤(rùn)滑添加劑，繼續(xù)攪拌，并升溫至 25°C~140°C反應(yīng)10~60分鐘，反應(yīng)完畢后自然冷卻至室溫，即得最終潤(rùn)滑劑產(chǎn)品。所得 潤(rùn)滑劑產(chǎn)品為淡黃色油狀液體。
[0033] 在該潤(rùn)滑劑配方中，以白油為主劑，配合表面活性劑和流行調(diào)節(jié)劑，并選用極壓 潤(rùn)滑更長(zhǎng)效、降極壓摩阻效果好且無熒光的硫化烯烴棉籽油，增加了硬脂酸鋁或多羥基三 烷基胺類有機(jī)物質(zhì)作為泥餅粘附添加劑，以有效消除高價(jià)金屬離子對(duì)鉆井液性能的不良影 響。
[0034] 由上述配方制得的潤(rùn)滑劑具有良好的極壓潤(rùn)滑能力和泥餅粘附潤(rùn)滑能力，即既能 實(shí)現(xiàn)鉆具與套管兩金屬間的潤(rùn)滑，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)鉆具與裸眼井壁間的潤(rùn)滑。
[0035] 該潤(rùn)滑劑在鉆井液中的加量為0.5wt%時(shí)，泥餅粘附摩阻降低率在60%至80%之 間，極壓摩阻降低率在75%至95%之間，同時(shí)該潤(rùn)滑劑能夠抵抗180°C的高溫，熒光級(jí)別 < 3,完全滿足目前復(fù)雜井對(duì)鉆井液潤(rùn)滑劑的需要。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的上述
【發(fā)明內(nèi)容】
作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將 此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況 下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍 內(nèi)。
[0037] 實(shí)施例1
[0038] 室溫條件下將85重量份的10#白油加入到反應(yīng)釜中，然后在攪拌的條件下加入 〇. 5重量份的三乙醇胺和4重量份的油酸，攪拌15分鐘，然后依次加入15重量份的硫化烯 烴棉籽油和5重量份的硬脂酸鋁，不斷攪拌并控溫在120°C反應(yīng)，反應(yīng)15分鐘，反應(yīng)完畢后 冷卻至室溫，得到的淡黃色油狀液體即得最終潤(rùn)滑劑產(chǎn)品。
[0039] 實(shí)施例2
[0040] 室溫條件下將90重量份的15#白油加入到反應(yīng)釜中，然后在攪拌的條件下加入 〇. 1重量份的三乙醇胺和3重量份的油酸三乙醇胺，攪拌10分鐘，然后依次加入10重量份 的硫化烯烴棉籽油和4重量份的3, 3'，3"_三（1-(十六烷氧基）丙烷-2-醇）胺，不斷攪 拌并控溫在140°C反應(yīng)，反應(yīng)10分鐘，反應(yīng)完畢后冷卻至室溫，得到的淡黃色油狀液體即得 最終潤(rùn)滑劑產(chǎn)品。
[0041] 實(shí)施例3
[0042] 室溫條件下將88重量份的5#白油加入到反應(yīng)釜中，然后在攪拌的條件下加入 〇.15重量份的三異丙醇胺和2重量份的椰油酸二乙醇酰胺，攪拌30分鐘，然后依次加入12 重量份的硫化烯烴棉籽油和3重量份硬脂酸鋁，不斷攪拌并控溫在120°C反應(yīng)，反應(yīng)10分 鐘，反應(yīng)完畢后冷卻至室溫，即得最終潤(rùn)滑劑產(chǎn)品，得到的淡黃色油狀液體即得最終潤(rùn)滑劑 廣品。
[0043] 實(shí)施例4
[0044] 室溫條件下將85重量份的15#白油加入到反應(yīng)釜中，然后在攪拌的條件下加入 〇. 5重量份的三乙醇胺和6重量份的三乙醇胺單硬脂肪酸酯，攪拌15分鐘，然后依次加入 15重量份的硫化烯烴棉籽油和3重量份3, 3'，3"-三（1-(十八烷氧基）丙烷-2-醇）胺， 不斷攪拌并控溫在l〇〇°C反應(yīng)，反應(yīng)10分鐘，反應(yīng)完畢后冷卻至室溫，得到的淡黃色油狀液 體即得最終潤(rùn)滑劑產(chǎn)品。
[0045] 實(shí)施例5
[0046] 室溫條件下將85重量份的10#白油加入到反應(yīng)釜中，然后在攪拌的條件下按0. 1 重量份的三乙醇胺和3重量份的三乙醇胺單油酸酯，攪拌15分鐘，然后依次加入15重量份 的硫化烯烴棉籽油和8重量份3, 3'，3"_三（1-(十二烷氧基）丙烷-2-醇）胺，室溫條件 下不斷攪拌1小時(shí)，得到的淡黃色油狀液體即得最終潤(rùn)滑劑產(chǎn)品。
[0047] 實(shí)施例6
[0048] 室溫條件下將