本发明专利技术涉及一种离子吸附型生物润滑剂及含有该润滑剂的水基钻井液，润滑剂的原料组分及重量含量如下，合成油：100份、松焦油羟铵：（3～5）份、烷基吡咯烷酮：（3～8）份、咪唑啉季铵盐：（2～5）份和蓖麻油磺酸钠：（3～6）份；合成油为C18～C22脂肪酸甲酯中的任意一种或为任意两种的混合物。水基钻井液的原料组分及重量含量如下，清水：100份、膨润土粉：（4～6）份、HE150增粘剂：（0.3～0.8份）、降失水剂Dristemp：（0.5～1）份、包被剂Coater-10：（0.1～0.2）份、纯碱：（0.1～0.3）份和离子吸附型生物润滑剂：（3～6）份。该离子吸附型生物润滑剂和水基钻井液，可吸附于钻具和井壁表面，润滑效果好，抗高温高压能力强，可极大降低发生井下事故的几率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种离子吸附型生物润滑剂，本专利技术还涉及一种含有离子吸附型生物 润滑剂的水基钻井液，属于石油钻井
技术介绍
传统水基钻井液体系的润滑剂以原油、柴油、机油等矿物油为主。其中，原油在高 温高压等极限条件下能够在钻具和岩壁的受力面形成稳定的油膜。由于原油中大量的高粘 度胶质存在，油膜在高温极压的苛刻环境下仍能够保持润滑性能，成为钻井作业面对高难 度井的井下复杂情况，提尚润滑效果最为有效的选择。 而面对日益严格的环保要求，使用原油润滑技术已经受到越来越严格的限制。为 了保护生态环境，符合环保法规的要求，国内外一直在寻找能够替代原油的环保型润滑剂。 美国专利US4181617早在1980年就开发了以菜籽油为基础油的水基钻井液润滑 剂。至今大部分油田服务企业仍在一些结构较简单的井中使用该类型产品。由于使用的植 物油属于食用油脂，存在着与民争食的问题，同时成本较高。 为了改善油脂分散问题，公开号为CN102952528A中国专利技术专利申请，公开了一种 可降解的钻井液润滑剂，在80~90%的生物柴油中加入5~10%的乳化剂和一定量的水进行 乳化，依靠表面活性剂把油脂分散在钻井液中，目前国内大部分油性润滑剂均属于这种类 型。公开号为CN103756651A的中国专利技术专利申请，采用特种非离子表面活性剂分散油相， 该表面活性剂可将油相分散为纳米尺寸的乳滴，改善了该类型润滑剂的存放问题。公开号 为CN103756651A的中国专利技术专利申请，将粘滞系数较高的石蜡分散为纳米乳滴，改善了油 性材料在钻井液、钻具表面和井壁的分散问题。由于油性材料被分散成纳米颗粒，因而在钻 具和井壁表面分散更均匀，润滑性与粗分散的大尺寸油性乳滴相比得到了显著提高。然而 润滑剂油相形成的乳滴在钻井过程中相当于具有弹性的颗粒，会对钻井液的流变性造成不 良影响，同时在摩擦层面的分布状态受乳滴分散程度的影响较大，不容易在受力面形成均 匀的润滑层，从而导致其在大斜度井、超深井等复杂结构井中使用效果不明显。 上述环保型润滑剂在面对水平井、大位移井等复杂结构井时仍不能有效解决或降 低井下复杂情况。兼具环保，集润滑、抑制、配伍等多功能为一体的润滑剂开发较少，尤其是 在高难度复杂工况下能够具有关键润滑性能的润滑剂仍处于空白状态。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种离子吸附型生物 润滑剂，可吸附于钻具和井壁表面，润滑效果好，抗高温高压能力强，可极大降低发生井下 事故的几率。 为解决以上技术问题，本专利技术的一种离子吸附型生物润滑剂，其原料组分及重量 含量如下，合成油：1〇〇份、松焦油羟铵：（3~5)份、烷基吡咯烷酮：（3~8)份、咪唑啉季 铵盐：（2~5)份和蓖麻油磺酸钠：（3~6)份；所述合成油为C18~C22脂肪酸甲酯中的 任意一种或为任意两种的混合物。 相对于现有技术，本专利技术取得了以下有益效果：①合成油构成吸附于钻具和井壁 表面的油膜主体；松焦油羟铵起到把水分散的咪唑啉季铵盐和蓖麻油磺酸钠均匀分散至油 相的作用，随着润滑剂加入水基钻井液中，分散功能弱化，吸附功能体现，可将润滑剂吸附 于金属钻具和井壁表面，当松焦油羟铵在润滑剂中的含量超过5%时，对钻井液流变性会造 成不良影响。②烷基吡咯烷酮可以提高金属表面的油膜强度；蓖麻油磺酸钠可以提高润滑 剂抗极限压力的能力，且价格便宜。③该离子吸附型生物润滑剂无毒无害，能够在高温下提 供足够润滑以降低摩擦阻力，在水基钻井液中加入3~5%本专利技术的离子吸附型生物润滑剂， 可使水基钻井液的抗温能力从120 °C提高至180 °C，在180 °C下仍可保持润滑效果，而普通 乳滴型润滑剂只能耐温120°C，在180°C下会失效。④本专利技术离子吸附型生物润滑剂的极压 润滑降低率明显优于传统润滑剂，对泥岩的抑制性远高于传统润滑剂，且对钻井液流变性 能的影响明显小于传统润滑剂。⑤本专利技术的离子吸附型生物润滑剂可有效降低钻具在钻井 时遇到的扭矩和阻力，在钻具表面形成高强度保护油膜，不但能够帮助钻具对抗极端的温 度、压力和重量，还可以预防异物的侵蚀和水、沙及其他硬物带来的伤害。⑥本专利技术的离子 吸附型生物润滑剂能够在井壁形成稳定油膜，与钻井液中的CoaterlO协同作用可阻止井 壁水化膨胀，与钻井液中的降失水剂Dristemp协同作用可抗地层渗漏。⑦松焦油中高粘树 脂成分可在油相中模拟原油的胶质组分，可在井下钻具与岩壁受力面形成抗挤压润滑层， 有效降低水平井、大位移井等复杂结构井的井下复杂情况。 作为本专利技术的优选方案，所述松焦油羟铵的制备方法如下：首先将松焦油和醇胺 以（2~4):1的重量比加入反应釜中，在搅拌状态下，将反应釜中的物料加热至50~60°C， 反应至颜色透明出料即得所述松焦油羟铵。①松焦油酸羧基与醇胺的胺基反应生成端基带 有羟基的松焦油酸铵皂化物，该皂化物属于油包水乳化剂范围，在润滑剂油相环境下能够 有效分散蓖麻油磺酸钠的亲水组分，形成稳定分散体系；②当润滑剂分散到水基钻井液水 相时，该皂化物因具有阳离子特性，可在金属钻具表面稳定吸附，作为吸附油膜的基底层； ③形成的松焦油酸羟铵皂在钻井液的碱性环境下性能稳定，当钻井完毕后需清除井壁的泥 饼时，改变井壁周围pH值至酸性，油膜可轻松脱除，使泥饼清除变得更简单，为后续的完井 工作提供方便。④松焦油既可提供松焦油酸源，其中树脂成分又可模拟原油胶质组分，可在 井下钻具与岩壁受力面形成抗挤压润滑层。作为本专利技术的优选方案，所述醇胺为二乙醇胺或三乙醇胺。二乙醇胺或三乙醇胺 的分子链长决定了其与松焦油酸形成的皂化物的亲水亲油平衡值，使该皂化物为油包水的 乳化剂，不选择该范围的醇胺无法使蓖麻油磺酸钠在油相中稳定分散。 作为本专利技术的优选方案，所述烷基吡咯烷酮的烷基链段为C18~C22的直链烷基 中的任意一种或者为任意几种的组合。C18~C22直链烷基链段的烷基吡咯烷酮具有较好 的粘性指数，在较宽的井底温度范围均能够起到良好的润滑效果，烷基吡咯烷酮的亲水链 段主要起吸附井壁和钻具作用，其疏水链段与本专利技术采用合成油的碳链长度相当，可以形 成稳定的油膜。 作为本专利技术的优选方案，所述咪唑啉季铵盐至少包含通式（a)和通式（b)中的一 种或两种的混合物，混合物中各组分以任意重量比混合：通式（a)或通式（b)中，R1为C18~C22的直链烷基；私为C1~C3的直链烷基；n为 1~3的整数。咪唑啉季铵盐的R1选择C18~C22直链烷基，具有较好的粘性指数，在较 宽的井底温度范围均能够起到良好的润滑效果；咪唑啉季铵盐为亲水链段主要起吸附井壁 作用，C18~C22直链烷基为疏水链段与本专利技术合成油的碳链长度相当，可以形成稳定的油 膜；咪唑啉季铵盐可插入粘土间层，形成牢固的吸附点。 本专利技术当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种离子吸附型生物润滑剂，其特征在于，所述离子吸附型生物润滑剂的原料组分及重量含量如下，合成油：100份、松焦油羟铵：（3～5）份、烷基吡咯烷酮：（3～8）份、咪唑啉季铵盐：（2～5）份和蓖麻油磺酸钠：（3～6）份；所述合成油为C18～C22脂肪酸甲酯中的任意一种或为任意两种的混合物。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：卢福伟，薛芸，龚厚平，黄物星，文平，徐雪琴，王亚宁，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化江苏石油工程有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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