一种钻井液用润滑剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种钻井液用润滑剂及其制备方法与应用。所述钻井液用润滑剂的制备方法包括：在氮气保护下，植物油酸、有机溶剂和缩合剂加入反应容器中在20‑100℃条件下反应0.5‑6h；然后向反应容器中加入醇胺，在30‑50℃条件下反应1‑36h，得到含醇羟基的酰胺缩合物醇胺；向所述含醇羟基的酰胺缩合物中加入抗氧抗腐蚀剂，在30‑70℃下反应0.5‑1.5h，得到钻井液用润滑剂。本发明专利技术提供的钻井液用润滑剂易生物降解，无毒，有利于环保，且制备方法简单，能够满足现代深井、大斜度大位移井、页岩气水平井钻井的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液用润滑剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种钻井液用润滑剂及其制备方法与应用，特别涉及一种高密度钻井液用低毒环保型润滑剂及其制备方法与应用，属于石油化工领域。
技术介绍
钻井液的润滑性对钻井作业影响很大，特别是在超深井、大斜度大位移井、长井段水平井和丛式井的施工中，钻具的旋转阻力和提拉阻力会大幅度增加，特别是钻井液密度高时摩擦阻力更大，严重影响机械的钻速和钻井的安全。加入润滑剂是提高润滑性能的最有效措施之一，而目前常规润滑剂存在抗温性能差、与基浆配伍性差和毒性偏高等问题，尤其是在高密度钻井液中易造成体系黏度增大、润滑效果明显下降，难以满足现代深井、大斜度大位移井、页岩气水平井钻井的需求。针对上述问题，研制一种高密度钻井液用低毒环保型润滑剂具有重要的现实意义。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种钻井液用润滑剂及其制备方法与应用。该钻井液用润滑剂易生物降解，无毒，有利于环保，且制备方法简单，能够满足现代深井、大斜度大位移井、页岩气水平井钻井的需求。为达到上述目的本专利技术提供了一种钻井液用润滑剂的制备方法，其包括以下步骤：在氮气保护下，植物油酸、有机溶剂和缩合剂加入反应容器中在20-100℃条件下反应0.5-6h；然后向反应容器中加入醇胺，在30-50℃条件下反应1-36h，得到中间产物，该中间产物为含醇羟基的酰胺缩合物；向所述含醇羟基的酰胺缩合物中加入抗氧抗腐蚀剂，在30-70℃下反应0.5-1.5h，得到钻井液用润滑剂。在上述制备方法中，优选地，所述植物油酸、醇胺和缩合剂的摩尔比为(1-1.3):(0.3-1):(0.5-1)。在上述制备方法中，有机溶剂的用量没有特别限定。在上述制备方法中，优选地，抗氧抗腐蚀剂的质量为所述中间产物的质量的0.5-5％。在上述制备方法中，优选地，所述醇胺包括化合物A和化合物B中的一种或几种的组合；其中，化合物A的结构通式如式1所示R1-NH-(CH2)n-OH式1；化合物B的结构通式如式2所示R2-CH(OH)-CH2-NH2式2；在式1中，n为1-3；R1为C1-C18的直链烷基、—(CH2)mOH或—(CH2)mNH2；优选地，所述m为0-3；在式2中，R2为C1-C12的直链烷基或在上述制备方法中，优选地，所述醇胺包括氨基乙基乙醇胺、二乙醇胺、异丙醇胺、N-乙基乙醇胺、N-(2-氨基乙基)乙醇胺、N-苄基乙醇胺、N-苯基乙醇胺和羟苯乙醇胺中的任一种或几种的组合。在上述制备方法中，优选地，所述植物油酸包括花生油酸、大豆油酸、椰子油酸、蓖麻油酸和棕榈油酸中的一种或几种的组合。在上述制备方法中，优选地，所述缩合剂包括N,N′-羰基二咪唑或碳二亚胺。在上述制备方法中，优选地，所述有机溶剂包括二甲基亚砜、二氯甲烷或N,N-二甲基甲酰胺。在上述制备方法中，抗氧抗腐蚀剂主要用来避免或减轻润滑剂的氧化，避免或减轻氧化产品对钻具的腐蚀，提高润滑剂的润滑稳定性和抗高温性能；优选地，所述抗氧抗腐蚀剂包括化合物C和化合物D中的一种或几种的组合；其中，所述化合物C的结构通式如式3所示：所述化合物D的结构通式如式4所示：在式3和式4中，R1、R2为相同或不同的烷基，所述烷基的碳数优选为C2-C16；M为金属，更优选为锌、镍、钼、锡或镉。在上述制备方法中，优选地，所述抗氧抗腐蚀剂包括二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸镍、二烷基二硫代磷酸钼、二烷基二硫代氨基甲酸钼和二烷基二硫代磷酸镍中的一种或几种的组合。在本专利技术提供的技术方案中，本专利技术提供的由上述制备方法得到的钻井液用润滑剂主要是由中间产物(所述中间产物为含醇羟基的酰胺缩合物)和抗氧抗腐蚀剂组成混合后的组合物；其中，含醇羟基的酰胺缩合物同时包含酰胺基和醇羟基，兼具乳化和润湿功效，能够改善重晶石的表面性能，使其在高密度钻井液中不易团聚，且具有良好的分散性和悬浮稳定性，使高密度钻井液的流变性和沉降稳定性获得改善，从而使润滑剂在高密度钻井液中最大程度地发挥润滑作用。本专利技术提供的技术方案解决了现有润滑剂在高密度钻井液中大量吸附重晶石，导致高密度钻井液在高温作用下产生发生大量重晶石沉淀或钻井液增稠的技术难题。此外，本专利技术提供的钻井液用润滑剂里的抗氧抗腐蚀剂，有助于提高润滑剂的润滑稳定性和抗高温性能。本专利技术还提供了一种由上述制备方法得到的钻井液用润滑剂，该润滑剂抗温达200℃，EC50大于20000mg/L。本专利技术提供的钻井液用润滑剂能够应用于水基钻井液中，优选地，所述水基钻井液的密度为1.2-2.0g/cm3；更优选地，润滑剂在水基钻井液中的质量百分比含量为0.2-5.0％。本专利技术的有益效果：1)本专利技术提供的钻井液用润滑剂其主要原料为大自然生物链中的植物油，易生物降解，无毒，有利于环保；2)本专利技术提供的钻井液用润滑剂用于钻井液的适用密度范围广，润滑性能优异，对钻井液的流变性和降滤失性影响较小，尤其能够应用于高密度钻井液；3)本专利技术提供的钻井液用润滑剂剂抗温达200℃，适应性能好，且制备方法简单，能够满足现代深井、大斜度大位移井、页岩气水平井钻井的需求。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本专利技术的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本专利技术的可实施范围的限定。实施例1本实施例提供了一种钻井液用润滑剂，其是由以下方法制备得到的：1)在氮气保护下，将大豆油酸溶解于有机溶剂二氯甲烷中，然后置于反应容器中，加入缩合剂N,N′-羰基二咪唑，在室温下搅拌反应3h；然后加入二乙醇胺，在50℃条件下进行缩合反应，反应6h后进行过滤，得到含醇羟基的酰胺缩合物；其中，大豆油酸、二乙醇胺和缩合剂的摩尔比为1.1:0.5:1；2)向上述获得的含醇羟基的酰胺缩合物中加入抗氧抗腐蚀剂二烷基二硫代磷酸锌，在55℃条件下搅拌1h，得到钻井液用润滑剂；其中，抗氧抗腐蚀剂的加入量为含醇羟基的酰胺缩合物的质量的1％。实施例2本实施例提供了一种钻井液用润滑剂，其是由以下方法制备得到的：1)在氮气保护下，向反应容器中加入大豆油酸、缩合剂N,N′-羰基二咪唑和二氯甲烷，在50℃下搅拌反应2h；然后向其中加入复合醇胺(该复合醇胺为N-乙基乙醇胺和异丙醇胺的混合物，两者的质量比为40:60)，在40℃下缩合反应15h后进行过滤，得到含醇羟基的酰胺缩合物；其中，大豆油酸、复合醇胺和缩合剂的摩尔比为1:0.6:0.8；2)向上述获得的含醇羟基的酰胺缩合物中加入抗氧抗腐蚀剂二烷基二硫代氨基甲酸锌，在45℃条件下搅拌1h，得到钻井液用润滑剂；其中，抗氧抗腐蚀剂的加入量为含醇羟基的酰胺缩合物质量的1.2％。实施例3本实施例提供了一种钻井液用润滑剂，其是由以下方法制备得到的：1)在氮气保护下，向反应容器中加入大豆油酸、缩合剂N,N′-羰基二咪唑和二甲基亚砜，在60℃下搅拌反应1.5h，然后加入N-苄基乙醇胺，45℃下缩合反应18h后，过滤溶剂，得到含醇羟基的酰胺缩合物；其中，大豆油酸、N-苄基乙醇胺和缩合剂的摩尔比为1:0.9:0.8。2)向上述获得的含醇羟基的酰胺缩合物中加入抗腐蚀剂二烷基二硫代氨基甲酸镍，在50℃条件下搅拌2h，得到钻井液用润滑剂；其中，抗氧抗腐蚀剂的用量为含醇羟基的酰胺缩合物质量的1.5％。实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻井液用润滑剂的制备方法，其包括以下步骤：在氮气保护下，将植物油酸、有机溶剂和缩合剂加入反应容器中在20‑100℃条件下反应0.5‑6h；然后向反应容器中加入醇胺，在30‑50℃条件下反应1‑36h，得到中间产物；向所述中间产物中加入抗氧抗腐蚀剂，在30‑70℃下反应0.5‑1.5h，得到钻井液用润滑剂。

【技术特征摘要】
1.一种钻井液用润滑剂的制备方法，其包括以下步骤：在氮气保护下，将植物油酸、有机溶剂和缩合剂加入反应容器中在20-100℃条件下反应0.5-6h；然后向反应容器中加入醇胺，在30-50℃条件下反应1-36h，得到中间产物；向所述中间产物中加入抗氧抗腐蚀剂，在30-70℃下反应0.5-1.5h，得到钻井液用润滑剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述植物油酸、醇胺和缩合剂的摩尔比为(1-1.3):(0.3-1):(0.5-1)。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述抗氧抗腐蚀剂的质量为所述中间产物的质量的0.5-5％。4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述醇胺包括化合物A和化合物B中的一种或几种的组合；其中，所述化合物A的结构通式如式1所示R1-NH-(CH2)n-OH式1；所述化合物B的结构通式如式2所示R2-CH(OH)-CH2-NH2式2；在式1中，n为1-3；R1为C1-C18的直链烷基、—(CH2)mOH或—(CH2)mNH2；优选地，所述m为0-3；在式2中，R2为C1-C12的直链烷基或5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述醇胺包括氨基乙基乙醇胺、二乙醇胺、异丙醇胺、N-乙基乙醇胺、N-(2-氨基乙基)乙醇胺、N-苄基乙醇胺、N-苯基乙醇胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立辉，闫丽丽，孙明昊，王建华，王发云，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11