润滑剂和其制备方法及水基钻井液技术

本发明专利技术涉及石油天然气勘探及钻采领域，具体涉及一种润滑剂和其制备方法及水基钻井液。本发明专利技术公布了一种润滑剂，其特征在于，其组成包括：植物白土油和可膨胀石墨，植物白土油与可膨胀石墨的重量比为6‑20：1。获得的钻井液用润滑剂原材料环保、来源广泛、性价比高，生产工艺简单，同时具有抗高温、抗磨减磨效果好、无荧光干扰的优点。

Lubricants and their preparation methods and water based drilling fluid

The invention relates to the field of oil and natural gas exploration and drilling, in particular to a lubricant and its preparation method and water base drilling fluid. The invention has published a lubricant which is characterized by the composition of plant white soil oil and expansible graphite, and the weight ratio of plant white soil oil and expandable graphite is 6 20:1. The lubricant used in the drilling fluid has the advantages of environmental protection, wide source, high cost performance, simple production process, high temperature resistance, good abrasion and wear reduction effect and no fluorescence interference.

【技术实现步骤摘要】
润滑剂和其制备方法及水基钻井液
本专利技术涉及石油天然气勘探及钻采领域，具体涉及一种润滑剂和其制备方法及水基钻井液。
技术介绍
近年来，定向井、水平井、大位移井施工作业不断增多，水平段长也逐渐增大，高摩阻扭矩问题日益突出，容易造成钻具磨损、卡钻及延误钻井周期等复杂问题，给安全高效钻井带来了较大的技术挑战。此外，深井、超深井钻井过程中对钻井液的抗高温性能提出了较高的要求，且同样存在高摩阻扭矩问题。因此，如何有效解决钻井过程中的高摩阻扭矩难题已成为钻井技术研究的重中之重。钻井过程中摩阻扭矩的影响因素较多，但主要取决于钻具和井壁之间的接触面积和接触方式。因此，降摩减阻主要包括两条途径，一是尽可能减小钻井过程中钻具与井壁之间的接触面积，二是通过加入合适的钻井液润滑剂以改善钻井液的润滑性能。但实际钻井过程中，在井身结构设计及钻井工艺技术已确定的情况下，减小钻具与井壁的接触面积较难实现，因此通过添加钻井液用润滑剂来改善钻井液润滑性已成为解决高摩阻扭矩难题的关键技术途径。国内外常用的钻井液用润滑剂按相态可分为固体类和液体类。固体类润滑剂主要包括塑料小球、玻璃微珠、石墨及炭球等。其主要作用机理是将钻柱与井壁或金属与金属之间的干摩擦转变为滑动摩擦或滚动摩擦，从而起到降摩减阻的效果。但仍存在粒度难以调控而易被筛除、抗挤压破坏能力差而易失效及存在漂浮扬尘而危害施工人员健康等不足，从而限制了大规模推广应用。目前，固体润滑剂主要朝着纳米类润滑剂方向发展：国外最新引入了纳米ZnO、纳米碳黑、纳米SiO2等材料制备纳米润滑剂，如Scomi公司的石墨烯类纳米润滑剂、PLC公司的硼基纳米润滑剂等；国内主要开展了纳米乳液和乳化石蜡类润滑剂的室内研究，如NMR、纳米碳球耐温润滑剂及SD-NR纳米润滑剂等。但该类润滑剂原材料成本较高，制备工艺复杂，且目前尚处于室内研究阶段，无法满足特殊井钻井需求。液体类润滑剂主要经历了沥青类润滑剂、矿物油基润滑剂、植物油基润滑剂、聚合醇润滑剂及合成酯润滑剂等几个阶段。其主要作用机理是通过在钻具、井壁、钻屑表面形成吸附或反应油膜，将接触面间的固-固摩擦转变为油膜之间或非极性端之间的滑动摩擦，从而大幅降低钻井摩阻扭矩。随着环保法规要求的日益严格，沥青类、矿物油类等常规钻井液润滑剂的使用逐渐受限。目前国内外已初步开展了环保型液体润滑剂的相关研究工作：如国外已开发出DFL缔合型润滑剂、HydraSpeedROP非烃类润滑剂等，并在现场取得了良好的试验效果；国内多基于植物油、白油、合成酯等研制了一系列的润滑剂，如LUBE、SMJH-1等极压润滑剂。但该类润滑剂的抗高温效果不理想，普遍不超过150℃，且钻井过程中需要不断补充钻井液润滑剂以维护较好的钻井液润滑性能，润滑剂消耗量大，应用成本高。因此，对于高摩阻扭矩、高温等复杂钻井条件，国内现有钻井液用润滑剂普遍存在润滑持效性差、抗高温效果不理想及消耗量大等问题。同时，由于油气钻井综合成本中钻井液成本占据了较大的比例(约15-20％)，在当前油气行业不景气的大形势下，应以降本增效为基本原则。因此，迫切需要研制一种抗高温、耐磨、持效性好，且环保的钻井液用润滑剂，以满足当下定向井、水平井、大位移井及深井超深井钻井需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的定向井、水平井、大位移井及深井超深井钻井过程中存在的高摩阻扭矩技术问题，提供一种钻井液用润滑剂和其制备方法及水基钻井液。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种润滑剂，其组成包括：植物白土油和可膨胀石墨，植物白土油与可膨胀石墨的重量比为6-20：1。本专利技术第二方面提供了上述钻井液用润滑剂的制备方法，制备步骤如下：(1)将植物白土油和表面活性剂混合并搅拌；(2)将可膨胀石墨与上述混合物接触，搅拌；(3)将分散剂和极压抗磨剂与步骤(2)得到的混合物混合，搅拌；(4)将油溶性屏蔽剂与步骤(3)得到的混合物混合，搅拌。本专利技术第三方面提供了一种水基钻井液，该钻井液中使用上述的润滑剂。通过上述技术方案，获得的钻井液用润滑剂原材料环保、来源广泛、性价比高，生产工艺简单，同时具有抗高温(优选实施方式中，在180℃/16h热滚后的润滑系数降低率均＞80％)、抗磨减磨效果好(优选实施方式中，加润滑剂的实验浆的摩擦系数仅为0.035-0.040)的特点，通过使用油溶性荧光屏蔽剂能够进一步赋予润滑剂无荧光干扰的优点。附图说明图1是基浆、LUBE-1实验浆、LUBE-4实验浆、D-1实验浆、D-2实验浆及D-3实验浆的摩擦系数随时间的变化关系。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。第一方面，本专利技术提供了一种润滑剂，其特征在于，其组成包括：植物白土油和可膨胀石墨，植物白土油与可膨胀石墨的重量比为6-20：1，优选为8.6-12.7：1。本专利技术所述的润滑剂还可以包括表面活性剂、分散剂、极压抗磨剂、油溶性荧光屏蔽剂，以100重量份的上述润滑剂为基准，其组成包括：植物白土油85-90重量份，具体地，例如可以为85重量份、86重量份、87重量份、88重量份、89重量份、90重量份以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值，优选为86-89重量份；可膨胀石墨6-11重量份，具体地，例如可以为6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值，优选为7-10重量份；表面活性剂0.5-1.5重量份，具体地，例如可以为0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份、0.9重量份、1.0重量份、1.1重量份、1.2重量份、1.3重量份、1.4重量份、1.5重量份以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值，优选为0.8-1重量份；0.1-1重量份的分散剂，具体地，例如可以为0.1重量份、0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份、0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份、0.9重量份、1重量份以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值，优选为0.3-0.5重量份；1-2.5重量份的极压抗磨剂，具体地，例如可以为1重量份、1.2重量份、1.4重量份、1.6重量份、1.8重量份、2.0重量份、2.2重量份、2.4重量份、2.5重量份以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值，优选为1.6-2.3重量份；0.1-0.5重量份的油溶性荧光屏蔽剂，具体地，例如可以为0.1重量份、0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份、0.5重量份以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值，优选为0.4-0.5重量份。所述植物白土油可以为本领域常见的植物白土油，在本专利技术的优选实施方式中，所述的植物白土油为花生白土油、大豆白土油、玉米白土油、菜籽白土油、棉籽白土油中的至少一种。所述植物白土油可以通过常规的方式获得，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种润滑剂，其特征在于，该润滑剂含有：植物白土油和可膨胀石墨，植物白土油与可膨胀石墨的重量比为6‑20：1，优选为8.6‑12.7：1。

【技术特征摘要】
1.一种润滑剂，其特征在于，该润滑剂含有：植物白土油和可膨胀石墨，植物白土油与可膨胀石墨的重量比为6-20：1，优选为8.6-12.7：1。2.根据权利要求1所述的润滑剂，该润滑剂还含有：表面活性剂、分散剂、极压抗磨剂和油溶性荧光屏蔽剂，以100重量份的润滑剂为基准，该润滑剂含有：植物白土油85-90重量份，优选86-89重量份；可膨胀石墨6-11重量份，优选7-10重量份；表面活性剂0.5-1.5重量份，优选0.8-1重量份；分散剂0.1-1重量份，优选0.3-0.5重量份；极压抗磨剂1-2.5重量份，优选1.6-2.3重量份；油溶性荧光屏蔽剂0.1-0.5重量份，优选0.4-0.5重量份。3.根据权利要求1或2所述的润滑剂，其中，所述植物白土油为花生白土油、大豆白土油、玉米白土油、菜籽白土油和棉籽白土油中的至少一种。4.根据权利要求1或2所述的润滑剂，其中，所述可膨胀石墨的膨胀倍率为10-400ml/g，所述可膨胀石墨的粒径范围为100-600目。5.根据权利要求2所述的润滑剂，其中，所述表面活性剂为失水山梨糖醇脂肪酸酯，优选为司盘20、司盘40、司盘60、司盘80及司盘85中的至少一种。6.根据权利要求2所述的润滑剂，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱正松，刘云峰，钟汉毅，黄维安，张现斌，赵欣，曾文，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37