一种无硫磷极压润滑剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于润滑剂技术领域，具体涉及一种无硫磷极压润滑剂及其制备方法和应用。本发明专利技术以太古油、环状酸酐化合物、三乙醇胺、纳米聚四氟乙烯粉、醇类化合物和水为制备原料，所得润滑剂不含硫磷有害物质，减少了对环境、设备和人体的危害，符合现代工业生产发展的趋势；润滑剂具有优异的极压性能，能有效降低井下摩阻和扭矩，满足大位移井和水平井施工需要。

A sulfur-free phosphorus extreme pressure lubricant and its preparation method and Application

The invention belongs to the technical field of lubricants, in particular to a sulfur-free phosphorus extreme pressure lubricant, a preparation method and application thereof. The lubricant prepared by the invention uses Archean oil, cyclic anhydride compound, triethanolamine, nano-polytetrafluoroethylene powder, alcohols and water as raw materials. The obtained lubricant does not contain harmful substances of sulfur and phosphorus, reduces the harm to environment, equipment and human body, and conforms to the development trend of modern industrial production. The lubricant has excellent extreme pressure performance, can effectively reduce downhole friction and torque, and meets the needs of large downhole production. The construction needs of displacement wells and horizontal wells.

【技术实现步骤摘要】
一种无硫磷极压润滑剂及其制备方法和应用
本专利技术属于润滑剂
，具体涉及一种无硫磷极压润滑剂及其制备方法和应用。
技术介绍
随着石油勘探开发技术的发展，大位移井、水平井技术得到广泛的应用，钻井过程中出现的高摩阻和扭矩会损坏钻井设备，影响石油的勘探开发，迫切需要开发出能有效降低井下摩阻和扭矩的高效润滑剂。硫化物润滑剂的极压性能比较突出，通常优于其他类型的极压剂，因此成为应用较多的极压润滑产品。但这类润滑剂中的硫化物气味大且对皮肤有刺激，在水中易水解引起腐蚀，分解后严重污染环境，无法满足现代绿色生产的工业要求。现有技术，如中国专利CN105238539A、CN102453589A、CN103805312A、CN103319539A和CN104844656A公开了几种不含硫的润滑剂，但这类润滑剂多数是用于工业、汽车用油领域，目的是减少尾气中的污染物含量，并不能直接用于钻井液。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无硫磷极压润滑剂及其制备方法，本专利技术提供的润滑剂具有优异的极压性能，且环保，能用于钻井液中。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提供了一种无硫磷极压润滑剂，包括以下质量份的制备原料：太古油20～30份、环状酸酐化合物20～30份、三乙醇胺15～20份、纳米聚四氟乙烯粉10～20份、醇类化合物5～10份和水。优选的，所述环状酸酐化合物包括四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐和四氢苯酐中的一种或两种。优选的，所述纳米聚四氟乙烯粉的粒径为50～300nm。优选的，所述醇类化合物包括乙醇或异丙醇。本专利技术提供了上述技术方案所述的无硫磷极压润滑剂的制备方法，包括以下步骤：将环状酸酐化合物、三乙醇胺和水混合，进行第一阶段反应；将所述第一阶段反应的产物与太古油混合，进行第二阶段反应；将所述第二阶段反应的产物与纳米聚四氟乙烯粉和醇类化合物混合，进行第三阶段反应，得到所述无硫磷极压润滑剂。优选的，所述第一阶段反应的温度为80～90℃，时间为3～4h。优选的，所述第二阶段反应的温度为160～180℃，时间为1～2h。优选的，所述第三阶段反应的温度为160～180℃，时间为40～60min。本专利技术提供了上述技术方案所述的无硫磷极压润滑剂或上述技术方案所述的制备方法制备得到的无硫磷极压润滑剂在钻井液中的应用。优选的，所述无硫磷极压润滑剂与钻井液的用量比为0.5～3g/100mL。本专利技术提供了一种无硫磷极压润滑剂，包括以下质量份的制备原料：太古油20～30份、环状酸酐化合物20～30份、三乙醇胺15～20份、纳米聚四氟乙烯粉10～20份、醇类化合物5～10份和水。在本专利技术中，所述环状酸酐化合物与三乙醇胺、太古油反应，得到润滑剂主体复合物，提高润滑剂的极压性能和润滑性能；醇类化合物含有的醇羟基，能提高润滑剂主体复合物和纳米聚四氟乙烯粉的亲水性和吸附性，使润滑剂主体组分吸附在钻井设备的表面，减少设备的损伤。实施例结果表明，本专利技术提供的上述润滑剂添加至膨润土浆和PLUS-KCl体系后，极压性能达到加量为4.0g/400mL时，在膨润土浆中润滑系数降低率可达到97％以上，在钻井液体系中的润滑系数降低率达到75％以上。具体实施方式本专利技术提供了一种无硫磷极压润滑剂，包括以下质量份的制备原料：太古油20～30份、环状酸酐化合物20～30份、三乙醇胺15～20份、纳米聚四氟乙烯粉10～20份、醇类化合物5～10份和水。以质量份计，本专利技术提供的无硫磷极压润滑剂的制备原料包括太古油20～30份，优选为22～28份，再优选为24～27份。以所述太古油的质量份为基准，本专利技术提供的无硫磷极压润滑剂的制备原料包括环状酸酐化合物20～30份，优选为23～28份，再优选为24～27份。在本专利技术中，所述环状酸酐化合物优选包括四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐和四氢苯酐中的一种或两种。在本专利技术实施例中，所述环状酸酐化合物优选包括四氢苯酐；或者四氢邻苯二甲酸酐；或者四氢邻苯二甲酸酐和六氢邻苯二甲酸酐的混合物。在本专利技术中，所述环状酸酐化合物为几种组分的混合物时，所述混合物中各组分优选为等质量比。以所述太古油的质量份为基准，本专利技术提供的无硫磷极压润滑剂的制备原料包括三乙醇胺15～20份，优选为16～20份，再优选为20份。以所述太古油的质量份为基准，本专利技术提供的无硫磷极压润滑剂的制备原料包括纳米聚四氟乙烯粉10～20份，优选为12～20份，再优选为14～20份。在本专利技术中，所述纳米聚四氟乙烯粉的粒径优选为50～300nm，更优选为100～275nm，再优选为150～230nm。以所述太古油的质量份为基准，本专利技术提供的无硫磷极压润滑剂的制备原料包括醇类化合物5～10份，优选为6～10份，再优选为7～10份。在本专利技术中，所述醇类化合物优选包括乙醇或异丙醇。本专利技术提供的无硫磷极压润滑剂的制备原料还包括水，所述水优选为去离子水。本专利技术对所述水的用量没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的即可。在本专利技术实施例中，所述水的用量优选为80～120份，更优选为85～100份。本专利技术以太古油、环状酸酐化合物、三乙醇胺、纳米聚四氟乙烯粉、醇类化合物和水为原料制备润滑剂，所得润滑剂不含硫、磷组分，对环境和人体的危害减少，更为环保。本专利技术提供的润滑剂制备原料中，环状酸酐化合物与三乙醇胺和太古油反应，得到润滑剂主体复合物，提高润滑剂的极压性能和润滑性能；醇类化合物含有的醇羟基，能提高润滑剂主体复合物和纳米聚四氟乙烯粉的亲水性和吸附性，使润滑剂主体组分牢固吸附在钻井设备的表面，进而降低井下摩阻和扭矩。在上述实施方式中，本专利技术所述无硫磷极压润滑剂的制备原料均为本领域技术人员知晓的市售产品。本专利技术还提供了上述技术方案所述无硫磷极压润滑剂的制备方法，包括以下步骤：将环状酸酐化合物、三乙醇胺和水混合，进行第一阶段反应；将所述第一阶段反应的产物与太古油混合，进行第二阶段反应；将所述第二阶段反应的产物与纳米聚四氟乙烯粉和醇类化合物混合，进行第三阶段反应，得到所述无硫磷极压润滑剂。本专利技术将环状酸酐化合物、三乙醇胺和水混合，进行第一阶段反应。在本专利技术中，所述第一阶段反应的温度优选为80～90℃，更优选为82～90℃，再优选为85～90℃；所述第一阶段反应的时间优选为3～4h，更优选为3～3.5h，再优选为3h。本专利技术所述第一阶段反应包括环状酸酐化合物的水解反应，水解反应后的产物再与三乙醇胺发生酯化反应，生成含双酯键的有机物。第一阶段反应后，本专利技术将所述第一阶段反应的产物与太古油混合，进行第二阶段反应。在本专利技术中，所述第二阶段反应的温度优选为160～180℃，更优选为165～180℃，再优选为170～180℃；所述第二阶段反应的时间优选为1～2h，更优选为1.5h。在本专利技术中，所述第二阶段的反应指太古油与第一阶段反应产物之间的取代反应，反应后生成物即为无硫磷极压润滑剂的主体复合物。第二阶段反应后，本专利技术将所述第二阶段反应的产物与纳米聚四氟乙烯粉和醇类化合物混合，进行第三阶段反应，得到所述无硫磷极压润滑剂。将所述第二阶段反应的产物与纳米聚四氟乙烯粉和醇类化合物混合前，本专利技术优选将第二阶段反应的产物进行降温，以确保混合安全进行。在本专利技术中，所述降温的终点温度优选为80～90℃，更优选为82～90℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无硫磷极压润滑剂，包括以下质量份的制备原料：太古油20～30份、环状酸酐化合物20～30份、三乙醇胺15～20份、纳米聚四氟乙烯粉10～20份、醇类化合物5～10份和水。

【技术特征摘要】
1.一种无硫磷极压润滑剂，包括以下质量份的制备原料：太古油20～30份、环状酸酐化合物20～30份、三乙醇胺15～20份、纳米聚四氟乙烯粉10～20份、醇类化合物5～10份和水。2.如权利要求1所述的无硫磷极压润滑剂，其特征在于，所述环状酸酐化合物包括四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐和四氢苯酐中的一种或两种。3.如权利要求1或2所述的无硫磷极压润滑剂，其特征在于，所述纳米聚四氟乙烯粉的粒径为50～300nm。4.如权利要求1或2所述的无硫磷极压润滑剂，其特征在于，所述醇类化合物包括乙醇或异丙醇。5.权利要求1～4任一项所述的无硫磷极压润滑剂的制备方法，包括以下步骤：将环状酸酐化合物、三乙醇胺和水混合，进行第一阶段反应；将所述第一阶段反应的产物与太古油混合，进...

【专利技术属性】
技术研发人员：许明标，吴娇，侯珊珊，由福昌，
申请(专利权)人：长江大学，荆州嘉华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42