一种钻井液用复合润滑剂及其制备方法、应用技术

本发明专利技术提供了钻井液用复合润滑剂，主要由以下原料制得：以质量份数计，脂肪醇聚氧乙烯醚60‑90份，脂肪酸脂30‑60份，废弃动物油脂20‑40份，苯乙烯5‑10份，水溶性炭黑5‑9份，石墨烯类物质2‑5份，极压抗磨剂1‑3份，分散剂1‑3份，消泡剂1‑3份。制备方法包括：将脂肪醇聚氧乙烯醚，脂肪酸脂，废弃动物油脂以及苯乙烯混合搅拌均匀；依次添加水溶性炭黑，石墨烯类物质，极压抗磨剂，分散剂，消泡剂混合搅拌，边搅拌降温至50‑70℃，形成均匀的乳化液即得。本发明专利技术的钻井液用复合润滑剂本身抗温、抗压能力强，在高温高压条件下依旧能保持良好的润滑性能，其成分主要以生物柴油为原料，没有包含有污染的成分。

Composite lubricant for drilling fluid, preparation method and application thereof

The invention provides a composite lubricant for drilling fluid is mainly composed of the following raw materials: to the quality of the number of copies, fatty alcohol polyoxyethylene ether 60 fatty acid ester 90, 30 60 copies, 20 copies of 40 waste animal oil, 5 styrene 10, water soluble carbon black 5 9, graphite vinyl material 2 5, antiwear agent 1 3 copies, 3 copies of the 1 dispersing agent, defoaming agent 1 3. The preparation method comprises the following steps: fatty alcohol polyoxyethylene ether, fatty acids, animal fats and styrene mixing waste; add water soluble carbon, graphene material, antiwear agent, dispersing agent, defoaming agent, mixing, stirring and cooling to 50 70 DEG C, uniform emulsion formation that was. The drilling fluid of the invention itself with composite lubricant temperature resistance, compressive ability, can still maintain good lubrication properties at high temperature and high pressure, the main component of biological diesel oil as raw material, does not contain contaminated ingredients.

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液用复合润滑剂及其制备方法、应用
本专利技术涉及油田钻井制备领域，具体而言，涉及一种钻井液用复合润滑剂及其制备方法、应用。
技术介绍
随着石油勘探开发向深部和海上发展，深井、超深井以及特殊工艺井钻探越来越多，特别是超高温、超高压地层的钻探，对钻井液也相应的提出了更高要求。泥页岩地层由于其所含黏土比例高，容易水化，给钻井作业带来极大的负面影响，钻井过程中常出现井壁失稳、井径扩大、卡钻、扭矩及阻力增大等一系列井下复杂情况，增加了钻井难度。在石油钻井完井作业中，钻头钻进时避免不了会产生各种摩擦，造成设备磨损。为了减少机械零部件在运行中因摩擦而产生的能量损失及设备损坏，世界各国积极研制各种用以降低摩擦阻力、减缓其磨损的润滑介质，即钻井液润滑剂，以达到润滑减阻的目的。一般钻井液所用的润滑剂主要目的是为了降低摩擦阻力，降低泥饼的粘滞系数，但是本身抗温能力比较差，在高温高盐的条件下润滑效果显著变差，增加了深井钻井施工中压差卡钻，钻杆易脱压，尤其在不规则的井径和斜井以及定向井中，对钻杆的磨损增加。另外，现有技术中的钻井用润滑油多为矿物型润滑剂，主要成分为烃类化合物，这种类型的润滑油本身不环保，使用过程中会滞留在水和土壤中，造成污染环境，污染比较严重时还会对土壤的微生物造成毒害，这样一来严重限制了润滑剂本身的应用范围，不利于继续扩大应用。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种钻井液用复合润滑剂，该复合润滑剂通过原料之间互相伍配之后，制备得到的复合润滑剂本身抗温、抗压能力强，即使在高温高压条件下依旧能保持良好的润滑性能，其成分主要以生物柴油为原料，比如动物油脂，脂肪酸脂等，没有包含有污染的成分，比较环保，适于广泛推广应用，并且相应的提高了这些废弃的动物油脂的附加值，实现了资源再利用。本专利技术的第二目的在于提供上述复合润滑剂的制备方法，制备方法相对简单、操作方便，操作条件也比较温和，前后步骤衔接紧密，无三废产生，安全环保，属于较优的一种制备方法。本专利技术的第三目的在于提供上述钻井液用复合润滑剂的应用，可广泛应用于油田钻井领域，添加到钻井基液中使用，使用方便，适于广泛推广应用。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术提供了一种钻井液用复合润滑剂，主要由以下原料制得：以质量份数计，脂肪醇聚氧乙烯醚60-90份，脂肪酸脂30-60份，废弃动物油脂20-40份，苯乙烯5-10份，水溶性炭黑5-9份，石墨烯类物质2-5份，极压抗磨剂1-3份，分散剂1-3份，消泡剂1-3份。现有技术中，一般钻井液所用的润滑剂主要目的是为了降低摩擦阻力，降低泥饼的粘滞系数，但是本身抗温能力比较差，在高温高盐的条件下润滑效果显著变差，增加了深井钻井施工中压差卡钻，钻杆易脱压，尤其在不规则的井径和斜井以及定向井中，对钻杆的磨损增加。另外，现有技术中的钻井用润滑油多为矿物型润滑剂，主要成分为烃类化合物，这种类型的润滑油本身不环保，使用过程中会滞留在水和土壤中，造成污染环境，污染比较严重时还会对土壤的微生物造成毒害，这样一来严重限制了润滑剂本身的应用范围，不利于继续扩大应用。本专利技术为了解决以上技术问题，提供了一种钻井液用复合润滑剂，该复合润滑剂均为天然环保的原料成分，利用了脂肪醇聚氧乙烯醚，脂肪酸脂，废弃动物油脂这些天然物质的某些方面的优势与其他组分进行配伍后，制备得到的润滑剂综合性能较优，现有技术中关于本专利技术的特定组分原料制备得到的润滑剂是没有任何记载的，本专利技术的方案对于扩大润滑剂的市场推广具有比较重要的意义。在本专利技术中，脂肪醇聚氧乙烯醚，脂肪酸脂，废弃动物油脂是主要起到润滑效果的主料，除了以上三种主料，本专利技术还创造性的添加了苯乙烯，水溶性炭黑，以及石墨烯类物质，这些物质的添加可以使得在高温、高压的钻井作业过程中，润滑剂依旧能保持良好的润滑效果，提高了润滑剂本身的抗温性能，并进一步提高了润滑效果。其中，本专利技术以废弃动植物油脂(地沟油)为原料，将其变废为宝，不仅促进了我国城市生活垃圾的“减量化、无害化、资源化”处理，构建了可持续性发展的循环经济模式，绿色环保净化污染物，还提高了相应的废弃物的附加值，实现了资源再利用。优选地，脂肪酸脂包括甘油脂肪酸脂、丙二醇单油酸脂、三乙醇胺油酸脂中的一种或几种的结合。在本专利技术中，石墨烯是一种由单层sp2杂化碳原子组成的蜂窝状结构的二维材料，具有许多优异的性能。石墨烯的基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环，是目前最理想的二维纳米材料，其具有优良的导电性和高强度的机械性能，因此在新型能源、生物传感、催化、光学材料等领域有着广阔的研究前景，专利技术人正是利用了石墨烯自身的特性，将其与其他原料搭配使用后，能够显著提高润滑剂的各方面性能，同时水溶性炭黑、苯乙烯与石墨烯复合后可以起到协助增效的作用，苯乙烯可以与其他油脂具有更好的相溶性，为其他物质提供了更好的互溶介质。本专利技术的石墨烯类物质可以包括石墨烯、生物质石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯衍生物中的一种或几种的混合，其实只要是属于石墨烯范畴类物质的物质，均在本专利技术的保护范围内。另外，本专利技术还添加了三种助剂，极压抗磨剂、分散剂以及消泡剂。极压抗磨剂的作用是：在边界润滑过程中，当金属表面只承受中等负荷时，该添加剂可以被吸附在金属表面上或与金属表面剧烈磨损，从而达到抗磨的效果。极压耐磨剂可以包括有机氯化物、有机磷化物、有机金属盐、硼酸盐中的一种或几种的结合。优选地，所述有机氯化物为氯化石蜡、氯化石蜡或氯化石蜡。优选地，所述有机硫化物为硫化猪油、硫化棉籽油或硫化异丁烯。优选地，所述有机磷化物为磷酸三甲酚酯、磷酸三苯酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯或亚磷酸二正丁酯。优选地，所述有机金属盐为有二烷基二硫代氨基甲酸盐、二烷基二硫代磷酸盐或环烷酸铅。分散剂可以减少完成分散过程所需要的时间和能量，稳定所分散的物质，改性材料粒子表面性质，调整材料粒子的运动性，本专利技术的分散剂可包括木质酸钠、聚丙烯酰胺、纤维素衍生物中的一种或几种的结合。消泡剂可以降低表面张力，抑制泡沫的产生或消除，在进行具体选择时最好选择硅烷类消泡剂，该类型消泡剂来源广，易获得，效果好。为了进一步提高润滑剂本身原料之间配伍后增效的效果，各原料用量上优选为，以质量份数计，脂肪醇聚氧乙烯醚65-85份，脂肪酸脂35-55份，废弃动物油脂25-35份，苯乙烯7-9份，水溶性炭黑6-8份，石墨烯类物质3-4份，极压抗磨剂1-2份，分散剂1-2份，消泡剂1-2份。更优地，脂肪醇聚氧乙烯醚70份，脂肪酸脂40份，废弃动物油脂30份，苯乙烯8份，水溶性炭黑7份，石墨烯类物质3份，极压抗磨剂2份，分散剂2份，消泡剂2份。除此之外，脂肪醇聚氧乙烯醚还可以为61份、63份、64份、75份、76份、77份以及79份等，脂肪酸脂可以为31份、32份、33份、34份、45份、46份、47份、49份等，这些用量均可以和其他原料进行自由搭配组合来制备润滑剂。本专利技术在制备润滑剂时，将醇基聚醚、合成脂进行了有机的结合，苯乙烯、水溶性炭黑、石墨烯本身在抗温方面性能比较优良，并且这些物质在高温条件下可以增强润滑油的润滑效果，避免润滑剂失效，可见每种原料的添加均利用了其自身优势，这样互配之后综合性能上也得到了相应的提升，因为水溶性炭黑、石墨烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻井液用复合润滑剂，其特征在于，主要由以下原料制得：以质量份数计，脂肪醇聚氧乙烯醚60‑90份，脂肪酸脂30‑60份，废弃动物油脂20‑40份，苯乙烯5‑10份，水溶性炭黑5‑9份，石墨烯类物质2‑5份，极压抗磨剂1‑3份，分散剂1‑3份，消泡剂1‑3份。

【技术特征摘要】
1.一种钻井液用复合润滑剂，其特征在于，主要由以下原料制得：以质量份数计，脂肪醇聚氧乙烯醚60-90份，脂肪酸脂30-60份，废弃动物油脂20-40份，苯乙烯5-10份，水溶性炭黑5-9份，石墨烯类物质2-5份，极压抗磨剂1-3份，分散剂1-3份，消泡剂1-3份。2.根据权利要求1所述的复合润滑剂，其特征在于，脂肪醇聚氧乙烯醚65-85份，脂肪酸脂35-55份，废弃动物油脂25-35份，苯乙烯7-9份，水溶性炭黑6-8份，石墨烯类物质3-4份，极压抗磨剂1-2份，分散剂1-2份，消泡剂1-2份。3.根据权利要求2所述的复合润滑剂，其特征在于，脂肪醇聚氧乙烯醚70份，脂肪酸脂40份，废弃动物油脂30份，苯乙烯8份，水溶性炭黑7份，石墨烯类物质3份，极压抗磨剂2份，分散剂2份，消泡剂2份。4.根据权利要求1-3任一项所述的复合润滑剂，其特征在于，所述石墨烯类物质包括石墨烯、生物质石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯衍生物的一种或几种的混合；优选地，所述脂肪酸脂包括甘油脂肪酸脂、丙二醇单油酸脂、三乙醇胺油酸脂中的一种或几种的结合。5.根据权利要求1-3任一项所述的复合润滑剂，其特征在于，所述极压耐磨剂包括有机氯化物、有机磷化物、有机金属盐、硼酸盐中的一种或几种的结合；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊青，
申请(专利权)人：任丘市力科节能材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13