一种毛刷状酰胺润滑剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及石油钻井液领域中的一种毛刷状酰胺润滑剂及其制备方法与应用，采用具有较强氨解活性同时较为温和环保的脂肪酸甲酯为原料，通过多元胺氨解后形成脂肪酰多胺结构，结构中的氨基与丙烯酸酯进行Michael加成引入多个毛刷状甲酯基团，甲酯基团在体系中胺的氨解作用下形成结构稳定同时水溶性优异的酰胺键，利用多个酰胺与金属的络合吸附作用提升润滑剂分子在金属表面的吸附能力，从而提升润滑剂的润滑性能。本发明专利技术提供的毛刷状酰胺润滑剂合成原料易得，合成过程较为简单，水分散能力强，结构稳定，环保耐高温，能够在膨润土钻井液基浆中表现出优异的润滑性能，具有钻井液润滑的应用潜力。的应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种毛刷状酰胺润滑剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及石油钻井液
，特别涉及一种毛刷状酰胺润滑剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着石油勘探工作中，深井、超深井、大斜度井、定向井及水平井等复杂井不断增多，摩阻扭矩问题逐渐凸显，钻井液的润滑性能亟待提高。通过加入润滑剂可以有效降低钻井过程中的摩阻，提升钻井液的润滑性能。钻井液润滑剂种类多样，大体可以分为固体润滑剂与液体润滑剂。典型的液体润滑剂通常包含有长链烃基结构，其润滑机理是在润滑剂在进入摩擦表面后，利用其结构中的长链烃基形成疏水润滑膜。含有长链烃基的脂肪酸、脂肪酰胺、脂肪酸酯等脂肪酸衍生物是植物油的下游产物，来源丰富，环保易降解，可修饰性强，润滑效果优异。目前，植物油衍生物广泛作为原料用于钻井液润滑剂的开发。
[0003]中国专利CN 110564378 A公开了一种钻井液用环保润滑剂及其制备方法以及应用。该专利技术采用植物油、脂肪酸酰胺、聚醚、低碳醇、纳米硼酸锌、碱性催化剂为原料制备了钻井液润滑剂。该润滑剂具有良好的润滑性、抗磨性、环保性，已经被应用于海水钻井液中。
[0004]中国专利CN 109370547 A公开了一种抗磨钻井液润滑剂及其制备方法和应用。该专利技术以植物油、纳米硼酸钙、醚类化合物、胺类化合物为原料制备以脂肪酸酰胺为主要成分的钻井液润滑剂，该润滑剂能够改善水基钻井液的抗磨性能、润滑性能和耐高温性能。
[0005]中国专利CN 106833557 B公开了一种钻井液用润滑剂及其制备方法与应用。该专利技术采用植物油酸、有机溶剂、缩合剂、醇胺为原料制得脂肪酸酰醇胺润滑剂，润滑剂易生物降解，无毒环保，制备方法简单，符合钻井液润滑需求。
[0006]由此可见，脂肪酸衍生物已经成为钻井液润滑剂开发重要原料。但是，现今基于脂肪酸衍生物的润滑剂在摩擦表面吸附能力过低，在摩擦过程中，润滑剂吸附能力太差会导致润滑剂脱附，影响润滑剂的润滑效果。如何采用化学改性的形式提升脂肪酸衍生物润滑剂的吸附能力，进而强化润滑剂的润滑性能是目前该类润滑剂研究过程中亟待解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种毛刷状酰胺润滑剂及其制备方法与应用。
[0008]其技术方案如下：
[0009]一种毛刷状钻井液润滑剂，其原料质量比为：脂肪酸低级醇酯
∶
多元胺
∶
丙烯酸甲酯
∶
胺∶质子酸＝2.0～5.0:1.0:4.0～5.0:0.8～3.0:0～0.02。
[0010]优选的，所述的脂肪酸甲酯为油酸甲酯、硬脂酸甲酯、软脂酸甲酯、月桂酸甲酯、蓖麻油酸甲酯中的一种或几种。
[0011]优选的，所述的多元胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种。
[0012]优选的，所述的胺为乙醇胺、丁胺、二甲氨基丙胺，二乙醇胺、吗啉、N
‑
甲基哌嗪中的一种或几种。
[0013]优选的，所述的质子酸为硫酸、磷酸、对甲苯磺酸中的一种。
[0014]进一步的，本专利技术还包括如下技术方案：
[0015]一种毛刷状钻井液润滑剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0016](1)将脂肪酸甲酯、多元胺搅拌均匀得到混合反应体系，加热搅拌得到脂肪酰多胺即反应中间体I；
[0017](2)在步骤(1)的反应体系中加入丙烯酸甲酯的甲醇溶液，加热搅拌后，减压蒸馏出多余的丙烯酸甲酯与甲醇，得到多甲氧酰丙基脂肪酰胺即反应中间体Ⅱ；
[0018](3)将步骤(2)的反应体系、胺、质子酸搅拌均匀，加热反应即得到最终的毛刷状酰胺钻井液润滑剂。
[0019]优选的，所述步骤(1)的反应温度为80～100℃，反应时间为3～5h。
[0020]优选的，步骤(2)所述丙烯酸甲酯的甲醇溶液的质量浓度为40～50wt％。
[0021]优选的，所述步骤(2)的反应温度为25～40℃，反应时间为24～48h。
[0022]优选的，所述步骤(3)的反应温度为60～90℃，反应时间为4～8h。
[0023]更进一步的，本专利技术还包括如下技术方案：
[0024]一种毛刷状钻井液润滑剂的合成路线如下：
[0025][0026]本专利技术的有益效果是：
[0027]所开发的毛刷状酰胺润滑剂合成较为简单，在步骤(1)中，脂肪酸甲酯的氨解活性优于三脂肪酸甘油酯即植物油脂以及脂肪酸。相对于高活性的脂肪酰氯，脂肪酸甲酯作为一种植物油下游产品，原料来源丰富，较为便宜。反应不会出现脂肪酰氯酰胺化反应过程中产生大量刺激性的盐酸气，大量放热，需要加入碱作为缚酸剂等一系列难以操作的问题在步骤(2) 中可以被减压蒸馏出去。步骤(2)的氨基与丙烯酸甲酯的Michael加成反应，反应条件温和，过量的丙烯酸甲酯可以被蒸馏出而循环利用。
[0028]本专利技术的第二个方面是提供毛刷状酰胺润滑剂在水基钻井液中的应用。所述毛刷状酰胺润滑剂为上述技术方案制备的毛刷状酰胺润滑剂。
[0029]本专利技术所制备的毛刷状酰胺润滑剂整体分子呈现毛刷状的多酰胺修饰结构，酰胺是一种重要的金属表面吸附基团，多个酰胺修饰的润滑剂可以强化润滑剂与钻具表面的成膜强度，从而有效增强润滑效果。同时整体润滑剂分子多采用烷基胺与酰胺结构，结构较为稳定，耐高温能力强，环境易降解。
[0030]具体实施方式
[0031]写明本专利技术优选的实施方式，以及其他可替代的技术方案。
[0032]实施例一
[0033]在带有回流冷凝管的圆底烧瓶中加入油酸甲酯3.0g、二乙烯三胺1.0g，在室温条件下混合搅拌均匀，升温至100℃并保温反应3h，得到油酰二乙烯三胺中间体。
[0034]将上述反应液冷却至室温，缓慢滴加10g含丙烯酸甲酯4.5g的甲醇溶液，于30℃条件下持续反应36h，减压蒸馏出过量的丙烯酸甲酯与溶剂甲醇得到三甲氧酰丙基油酰二乙烯三胺中间体。
[0035]在上述反应混合物中加入乙醇胺1.8g，混合加热60℃反应6h得到毛刷状酰胺润滑剂产品。
[0036]实施例二
[0037]在带有回流冷凝管的圆底烧瓶中加入油酸甲酯3.0g、乙二胺0.6g，在室温条件下混合搅拌均匀，升温至80℃并保温反应5h，得到油酰乙二胺中间体。
[0038]将上述反应液冷却至室温，缓慢滴加5.0g含丙烯酸甲酯2.5g的甲醇溶液，于25℃条件下持续反应24h，减压蒸馏出过量的丙烯酸甲酯与溶剂甲醇得到双甲氧酰丙基油酰乙二胺中间体。
[0039]在上述反应混合物中加入乙醇胺1.2g，混合加热60℃反应4h得到毛刷状酰胺润滑剂产品。
[0040]实施例三
[0041]在带有回流冷凝管的圆底烧瓶中加入油酸甲酯3.0g、三乙烯四胺1.5g，在室温条件下混合搅拌均匀，升温至100℃并保温反应3h，得到油酰三乙烯四胺中间体。
[0042]将上述反应液冷却至室温，缓慢滴加15g含丙烯酸甲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种毛刷状酰胺润滑剂，其特征在于，其原料的质量比为：脂肪酸低级醇酯∶多元胺∶丙烯酸甲酯∶胺∶质子酸＝2.0～5.0∶1.0∶4.0～5.0∶0.8～3.0∶0～0.02。2.根据权利要求1所述的一种毛刷状酰胺润滑剂，其特征在于，所述的脂肪酸甲酯为油酸甲酯、硬脂酸甲酯、软脂酸甲酯、月桂酸甲酯、蓖麻油酸甲酯中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种毛刷状酰胺润滑剂，其特征在于，所述的多元胺为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种。4.根据权利要求1所述的一种毛刷状酰胺润滑剂，其特征在于，所述的胺为乙醇胺、丁胺、二甲氨基丙胺，二乙醇胺、吗啉、N
‑
甲基哌嗪中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的一种毛刷状酰胺润滑剂，其特征在于，所述的质子酸为硫酸、磷酸、对甲苯磺酸中的一种。6.一种毛刷状酰胺润滑剂，其特征在于，其结构式为：其中，为油酰基、硬脂酰基、软脂酰基、月桂酰基、蓖麻油酰基中的一种，n为0
–
2，Amine为Amine为中的一种或几种。7.根据权利要求1
‑
6任一所述的一种毛刷状酰胺润滑剂，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王承俊，孙浩玉，李绪锋，李公让，李文博，王旭东，王雪晨，
申请(专利权)人：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艺研究院，
类型：发明
国别省市：