钻井液用润滑剂组合物及其制备方法和水基钻井液及其应用技术

本发明专利技术属于石油和天然气行业中钻井液技术领域，涉及一种钻井液用润滑剂组合物及其制备方法和水基钻井液及其应用。该润滑剂组合物含有改性植物油、生物柴油、囊粒、第一分散剂、极压抗磨剂和消泡剂；其中，囊粒包括囊内材料和包覆于所述囊内材料外的囊壳材料，所述囊壳材料为酚醛树脂，所述囊内材料含有磺化聚酰亚胺、水和第二分散剂。本发明专利技术提供的钻井液用润滑剂组合物，引入了囊粒，使其在钻井液中不受高温影响，易降解，浊点稳定性好，对钻进液的流变性能影响小，能更好地适应钻井液润滑性能需求。

Composition of lubricant for drilling fluid and its preparation method and water-based drilling fluid and its application

The invention belongs to the technical field of drilling fluid in the oil and gas industry, and relates to a lubricant composition for drilling fluid, a preparation method and a water-based drilling fluid and its application. The lubricant composition comprises modified vegetable oil, biodiesel, capsule, first dispersant, extreme pressure antiwear agent and defoamer, wherein the capsule comprises an inner material and a shell material encapsulated outside the inner material of the capsule, the shell material is phenolic resin, and the inner material of the capsule contains sulfonated polyimide, water and a second dispersant. The lubricant composition for drilling fluid provided by the invention introduces a capsule to make it not affected by high temperature in drilling fluid, is easy to degrade, has good cloud point stability, has little influence on rheological property of drilling fluid, and can better meet the lubrication requirements of drilling fluid.

【技术实现步骤摘要】
钻井液用润滑剂组合物及其制备方法和水基钻井液及其应用
本专利技术属于石油和天然气行业中钻井液
，涉及一种钻井液用润滑剂组合物及其制备方法和水基钻井液及其应用。
技术介绍
众所周知，在油田开发产业中，钻井液的润滑性能对钻井工作影响很大，因此用于钻井液中的润滑剂，要求可使钻井液能够减小钻具的扭矩、磨损和疲劳，延长钻头轴承的使用寿命，同时防止粘附卡钻，减少泥包钻头等。对于钻井液润滑剂可以分为很多类，有矿物油类，也有动植物油类。其中矿物油类润滑剂由于对环境污染比较大，而且荧光级别高，对地质数据的分析和影响较大，逐渐丧失了竞争优势。而动植物油类具有较低的荧光级别，良好的润滑性能，可生物降解，因此开发植物油作为润滑剂基础油是绿色环保润滑剂研究的主要趋势。然而，目前大多数动植物油类的润滑剂不具有耐高温的特性，一旦遇到高温高压的情况就会发生降解，使得润滑性能降低，导致钻井液的润滑性能不足以达到上述要求。同时，有些钻井液用植物油润滑剂尽管具有耐高温的特性，但是又不具有很好的抗磨、减摩性能。针对上述问题，有待开发一种具有良好润滑性能的同时，还具有耐高温、抗磨、易降解、浊点稳定性好的环保型钻井液润滑剂。
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动植物油类的润滑剂不具有耐高温的缺陷，或者动植物油类的润滑剂虽具有耐高温的特性，但又不具有很好的抗磨、减摩性能的缺陷，而提供一种钻井液用润滑剂组合物及其制备方法和水基钻井液及其应用。本专利技术提供的钻井液用润滑剂组合物，引入了囊粒，使其在钻井液中不受高温影响，易降解，浊点稳定性好，对钻进液的流变性能影响小，能更好地适应钻井液润滑性能需求。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种钻井液用润滑剂组合物，其中，该润滑剂组合物含有改性植物油、生物柴油、囊粒、第一分散剂、极压抗磨剂和消泡剂；其中，所述囊粒包括囊内材料和包覆于所述囊内材料外的囊壳材料，所述囊壳材料为酚醛树脂，所述囊内材料含有磺化聚酰亚胺、水和第二分散剂。本专利技术第二方面提供了一种前述所述的钻井液用润滑剂组合物的制备方法，其中，该方法包括：在搅拌条件下，将改性植物油和生物柴油进行第一混合搅拌，再依次与囊粒、第一分散剂和极压抗磨剂进行第二混合搅拌，再与消泡剂进行第三混合搅拌。本专利技术第三方面提供了一种水基钻井液，其中，该水基钻井液含有前述所述的润滑剂组合物或者前述所述的制备方法制备得到的润滑剂组合物。本专利技术第四方面提供了一种前述所述的水基钻井液在石油天然气钻井施工中的应用。通过上述技术方案，采用本专利技术的技术方案，与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：(1)本专利技术的钻井液润滑剂是以生物柴油、改性植物油等生物降解性好的化合物为基础油，加入囊粒、极压抗磨剂、第一分散剂以及消泡剂调和而成，具有优异的抗磨性能和生物降解性，对钻井液的其它性能，如粘度、失水量等没有明显影响，是一类环境友好型钻井液润滑剂。(2)本专利技术通过对植物油进行化学改性明显改善了其氧化稳定性和润滑性能，原料来源丰富，对环境完全没有污染，对人体无伤害，润滑性能优异。(3)本专利技术中囊粒是在磺化聚酰亚胺的表面包被纳米级厚的酚醛树脂作为囊壁，形成微胶囊化结构，作为特种高分子引入润滑剂体系中，不受高温影响，易降解，且通过磺化来稳定浊点，以更好地适应钻井液的需要，从而解决现有的钻井液润滑剂对环境污染大、荧光级别高、不易生物降级、成本较高、高温稳定性差、浊点不稳定，并且大部分产品在钻井液中存在增粘、起泡等问题。(4)本专利技术钻井液润滑剂通过严格控制不同添加剂的重量配比，使得添加剂之间得以相互作用以在润滑剂中发挥出了最佳的功效，进而保证了钻井液良好的润滑性能，有效降低钻探过程中的扭矩和摩擦阻力，达到保护钻具表面，延长钻具使用寿命的目的，并且在高温高压下仍然能保持良好的润滑性，且具有优异的抗磨、减摩性能，对钻进液的流变性能影响小，具有很好的应用前景。具体实施方式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。本专利技术第一方面提供了一种钻井液用润滑剂组合物，其中，该润滑剂组合物含有改性植物油、生物柴油、囊粒、第一分散剂、极压抗磨剂和消泡剂；其中，所述囊粒包括囊内材料和包覆于所述囊内材料外的囊壳材料，所述囊壳材料为酚醛树脂，所述囊内材料含有磺化聚酰亚胺、水和第二分散剂。在本专利技术中，所述钻井液用润滑剂组合物含有上述的各个组分，能够使得到的润滑剂具有优异的抗磨性能和生物降解性，是一类环境友好型钻井液润滑剂。根据本专利技术，尽管所述钻井液用润滑剂组合物只要含有上述的各个组分就能够获得很好的效果，但是，在本专利技术中，通过严格控制各个组分的含量，使得各个组分之间得以相互作用以在润滑剂中发挥出了最佳的功效，进而保证了钻井液良好的润滑性能，有效降低钻探过程中的扭矩和摩擦阻力，达到保护钻具表面，延长钻具使用寿命的目的，并且在高温高压下仍然能保持良好的润滑性，且具有优异的抗磨、减摩性能，对钻进液的流变性能影响小。因此，在所述润滑剂组合物中，所述改性植物油、所述生物柴油、所述囊粒、所述极压抗磨剂、所述第一分散剂和所述消泡剂的重量比为(20-50)：(30-60)：(5-16)：(4-8)：(1-5)：(3-10)；优选地，所述改性植物油、所述生物柴油、所述囊粒、所述极压抗磨剂、所述第一分散剂和所述消泡剂的重量比为(20-50)：(30-60)：(5-16)：(4-8)：3：(3-10)时，效果更好。根据本专利技术所提供的是一种含有囊壳为酚醛树脂的囊粒的钻井液用润滑剂组合物，其中，所述囊壳材料的厚度为1-100nm，优选为20-60nm；优选地，所述囊内材料中磺化聚酰亚胺与所述囊壳材料的重量比为(4-6)：1；也就是说，在本专利技术中，囊粒可以为微胶囊结构，即为酚醛树脂包被磺化聚酰亚胺微胶囊，是在磺化聚酰亚胺的表面包被纳米级厚(通常在1-100nm厚)的酚醛树脂作为囊壁，即采用微波固化的方法使磺化聚酰亚胺的表面包覆的酚醛树脂迅速固化成膜，形成微胶囊化结构，作为囊粒引入润滑剂体系中，不受高温影响，易降解，且通过磺化来稳定浊点，以更好地适应钻井液的需要。根据本专利技术，所述囊粒的粒径可以为5-10μm。根据本专利技术，所述磺化聚酰亚胺为由式I所示结构单元组成的磺化聚酰亚胺聚合物，其中，X1指一种残基，其结构式为式(II)所示，其中，Ar1是一种磺化二胺残基，其结构式为式(III)所示，在本专利技术中，重均分子量的值没有具体限定，可以为比较宽泛的值，例如，可以为1万-50万，优选为5万-10万。在本专利技术中，所述磺化聚酰亚胺可以通过以下的方法来制备：将磺化二胺和叔胺溶解于氮气保护的酚溶剂中，再加入双萘二酐和催化剂；先升温至60-100℃反应1-24h，再升温至160-200℃继续反应4-48h，冷却后将溶液倒入沉淀剂中，收集沉淀后经洗涤，干燥，得到磺化聚酰亚胺聚合物。其中，所述的酚溶剂可以为苯酚、间甲酚、混合甲酚和对氯酚中的一种或多种；所述催化剂可以为氯化锌、苯甲酸、异喹啉、喹啉、三乙烯二胺、苄基三甲基氢氧化铵和1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻井液用润滑剂组合物，其特征在于，该润滑剂组合物含有改性植物油、生物柴油、囊粒、第一分散剂、极压抗磨剂和消泡剂；其中，所述囊粒包括囊内材料和包覆于所述囊内材料外的囊壳材料，所述囊壳材料为酚醛树脂，所述囊内材料含有磺化聚酰亚胺、水和第二分散剂。

【技术特征摘要】
1.一种钻井液用润滑剂组合物，其特征在于，该润滑剂组合物含有改性植物油、生物柴油、囊粒、第一分散剂、极压抗磨剂和消泡剂；其中，所述囊粒包括囊内材料和包覆于所述囊内材料外的囊壳材料，所述囊壳材料为酚醛树脂，所述囊内材料含有磺化聚酰亚胺、水和第二分散剂。2.根据权利要求1所述的润滑剂组合物，其中，在所述润滑剂组合物中，所述改性植物油、所述生物柴油、所述囊粒、所述极压抗磨剂、所述第一分散剂和所述消泡剂的重量比为(20-50)：(30-60)：(5-16)：(4-8)：(1-5)：(3-10)；优选地，所述囊内材料中磺化聚酰亚胺与所述囊壳材料的重量比为(4-6)：1；优选地，所述囊内材料中，磺化聚酰亚胺、水与第二分散剂的用量的质量比为(2-3)：(10-15)：1。3.根据权利要求1或2所述的润滑剂组合物，其中，所述囊粒的粒径为5-10μm；优选地，所述囊壳材料的厚度为1-100nm，优选为20-60nm；优选地，所述酚醛树脂的重均分子量为500-1000。4.根据权利要求1所述的润滑剂组合物，其中，所述囊内材料中，所述磺化聚酰亚胺为由式I所示结构单元组成的磺化聚酰亚胺聚合物，其中，X1为式(II)所示的残基其中，Ar1为式(III)所示的磺化二胺残基，优选地，所述磺化聚酰亚胺的重均分子量为1万-50万；优选地，所述第二分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯硫酸钠、聚氧乙烯失水山梨糖醇单油酸酯、月桂醇硫酸钠、二辛基琥珀酸磺酸钠、甘胆酸钠、苯扎氯铵、苯扎溴铵和卵磷脂中的一种或多种。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的润滑剂组合物，其中，所述囊粒的制备方法包括以下步骤：(a)将磺化聚酰亚胺、水和第二分散剂超声振荡得到分散液；(b)将酚醛树脂预聚物与所述分散液混合搅拌，再进行微波固化。6.根据权利要求1或2所述的润滑剂组合物，其中，所述改性植物油包括环氧改性植物油和/或有机硅改性植物油；优选地，当所述改性植物油包括环氧改性植物油和有机硅改性植物油时，所述环氧改性植物油与所述有机硅改性植物油的含量的重量比为1：(0.5-3)；优选地，所述环氧改性植物油为环氧改性菜籽油；优选地，所述有机硅改性植物油为有机硅改性菜籽油；优选地，所述环氧改性菜籽油的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘均一，陈二丁，王宝田，宿振国，黄维安，柴金鹏，郭保雨，蒋莉，李蕾，赵红香，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化胜利石油工程有限公司，中石化胜利石油工程有限公司钻井工程技术公司，
类型：发明
国别省市：北京,11