一种钻井液用水基润滑剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种钻井液用水基润滑剂，其中所述水基润滑剂包括如下重量份数的原料：水7-80份；多元醇0-72份；植物油脂6-64份；乳化剂1-19份。还公开了该水基润滑剂的制备方法及其应用。该水基润滑剂是一种可生物降解的环境友好型水基润滑剂，其在应用于水基钻井液时，能显著降低钻具磨阻、扭矩，改善钻井液的润滑性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种润滑剂及其制备方法，更具体地说，涉及ー种钻井液用水基润滑剂及其制备方法和应用。
技术介绍
钻井液是指油气钻井过程中以其多功能满足钻井工作需要的各种循环流体的总称，俗称“泥浆”。钻井液的基本功能有(I)携帯和悬浮钻屑；(2)稳定井壁和平衡地层压力；(3)冷却和润滑钻头钻具；(4)传递水动力。根据配制钻井液所用的基液，钻井液可分为水基钻井液和油基钻井液。钻井液的润滑性能对钻井工作影响很大。特别是在钻深井、定向井、水平井和丛式 井中，钻柱的旋转阻力和提拉阻力会大幅度提高。由于影响钻井扭矩和阻力以及钻具磨损的主要可调节因素是钻井液的润滑性能。因此钻井液的润滑性能对减少卡钻等井下复杂情况，保证安全、快速钻井起着至关重要的作用。钻井液用润滑剂的选择应满足以下基本要求⑴润滑剂必须能润滑金属表面，并在其表面形成边界膜和次生结构；(2)应与基浆有良好的相容性，对钻井液的流变性和滤失性不产生不良影响；(3)不降低岩石破碎的效率；(4)具有良好的热稳定性和耐寒稳定性；(5)不腐蚀金属，不损坏密封材料；(6)不污染环境，易于生物降解，价格合理，且来源充足。钻井液润滑剂除了主要提高钻具的寿命及其工作指标外，还应不影响对地层资料的分析和评价，即润滑剂应具有低荧光或无荧光的性质。因此，润滑剂基础材料的选择应注意不使用含苯环，特别是多芳香烃的有机物质，而原油，尤其是重馏分、釜残物、浙青等因含荧光物质较多，避免使用。随着世界日益严格的环境保护法规和要求，对钻井液用润滑剂的环保性能提出了更高的要求。目前市场上使用的钻井液用液体类润滑剂可分为油基润滑剂和水基润滑剤。油基润滑剂是以润滑性能较好的各种基础油为原料复配各种协同增效剂制成，其使用的基础油有矿物油、植物油及其脂类等。水基润滑剂以水溶液为基液，复配各种协同增效剂制成。大量文献报道了钻井液用润滑剂制备方法。中国专利200510043869. 5公开了ー种钻井液用颗粒稳定乳液体系，外观为乳白色乳状液，平均粒径在5 μ m 40 μ m，以100重量份计，组分为矿物油或固体石蜡10 40份，阴离子型表面活性剂O. 5 I. O份，活性纳米固体颗粒O. 5 5份，余量为水。还公开了颗粒稳定乳液体系的制备方法，即将活性纳米固体颗粒先分散于水中，搅拌，然后静置，备用；将矿物油或固体石蜡加入反应器，把上述制各好的活性纳米固体颗粒悬浮液加入反应器中，搅拌，同时将阴离子表面活性剂逐步加入到反应器中；搅拌转速逐渐提高到4000 5000rpm，温度升高到40°C 60°C，搅拌时间为30 60min ;即得颗粒稳定乳液体系。中国专利200510069192. 2公开了ー种钻井液用固体润滑剂，该固体润滑剂是由下述重量％的原料制成钠基膨润土 60% 80%、阳离子表面活性剂10% 20%、阴离子表面活性剂10% 20%和少量消泡剂。在膨润土钻井液中加入O. 5%该产品，同时加入5%的柴油，钻井液摩阻系数可从原来的O. 36降低到O. 062，而且加入后，钻井液流变性没有大的变化。该产品所用原材料成本较低，制备方法简单，易于实施，其润滑性、流变性、抗高温性均优于现有类似钻井液用固体润滑剂。中国专利200510106571. 4公开了ー种钻井液用低荧光润滑剂及其生产方法。将航空煤油50 90份、エ业白油15 75份加入反应釜，用水套炉加热升温至70 90°C并搅拌30 60分钟，加入硫磺粉O. 5 2. 5份，搅拌并继续加温至90 100°C，再加入油酸3.5 8. 5份，搅拌30 60分钟，温度降至70 80°C，加入3. 5 8. 5份聚氧こ烯醚和O.5 2. 5份SP-80，搅拌30-60分钟即制得该专利技术的钻井液用低荧光润滑剤。何远信等以天然植物油为原料，经中高温(130 180°C)化学改性，提高其抗温抗 盐能力后，再在中低温(70 90°C )条件下进行乳化，制备了环保润滑剤。(何远信，陶土先·环保型高效润滑剂(GLub)的研制与应用[J]，探矿工程(岩石钻掘工程)，2006，4:48，49)。中国专利200710158398. I公开了ー种用动植物油脂制备钻井液用抗高温润滑剂方法。是用重量份为50 70份的废弃油脂与3 10份的こ醇胺、5 20份ニこニ醇进行脂化反应；然后采用I 3份硫磺进行硫化反应；向反应产物再加入2 5份的油溶性树脂和10 30份的石墨粉，混合、搅拌均匀，即制得钻井液用抗高温润滑剤。中国专利200810055861. 4公开了ー种钻井液用的水基润滑剂及其制备方法，润滑剂的配方为水100 300份，乳化剂10 30份，蓖麻油50 300份，白油50 400份，油酸皂50 600份，消泡剂50 200份。中国专利01102104. 7公开了ー种钻井液用润滑剂，其特征是所述润滑剂的成份是高分子润滑材料5% 10%、表面活性剂O. I % 0.5%，加入水至100% ;所述高分子润滑材料包括聚氧こ烯壬基苯酚醚、聚氧こ烯壬基苯ニ酚醚、聚氧こ烯癸基苯酚醚、聚氧こ烯癸基苯ニ酚醚、聚氧丙烯癸基苯酚醚、聚氧丙烯壬基苯酚醚；所述活性剂选自NP-10、0P-10、NP-6 或吐温 80。中国专利01106275. 4公开了ー种用于石油钻井工程的水溶性钻井液润滑剂及其制备方法。此种钻井液润滑剂采用轻质润滑油、白油或O号柴油作为原料，加入一定比例的分散剂、滲透剂、乳化剤、消泡剂加热、搅拌后加水复配而成。上述油基润滑剂中，有些使用矿物油(如白油、柴油、煤油等)，但矿物油毒性偏高，且不易生物降解；有些采用化学改性法制备产品，生产成本偏高；有些为了降低成本，使用粗油酯为原料，存在不愉快的气味。上述公开的水基润滑剂包括两种一种为水包油乳液型润滑剂，另外一种为纯水基润滑剂。其中水包油乳液型润滑剂的内相含有矿物油，不利于环保；纯水基润滑剂的润滑效果一般达不到油基润滑剂的润滑效果。因此，需要ー种符合环保要求、改进的钻井液用水基润滑剂及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种钻井液用水基润滑剤。本专利技术的另ー个目的是提供制备上述钻井液用水基润滑剂的方法。本专利技术的又ー个目的是提供上述水基润滑剂在配制钻探油气井用的水基钻井液中的应用。具体地，本专利技术提供了一种钻井液用水基润滑剂，其中所述水基润滑剂包括如下重量份数的原料水7-80份；多元醇0-72份；植物油脂6-64份；乳化剤1_19份。其中，各原料的重量份数优选为水8-40份；多元醇27-72份；植物油脂14_42份；乳化剂5-16份。其中，各原料的重量份数更优选为水12-36份；多元醇27-50份；植物油脂24_42份；乳化剤5-9份。其中，所述水可选自淡水、海水或盐水。所述盐水是氯化钠、氯化钾、氯化钙或其组合的水溶液，且氯化钠、氯化钾和氯化钙在水溶液中的浓度是1% (w/w)至饱和。优选地,所 述水为淡水。其中，所述多元醇可选自こニ醇、丙ニ醇、丙三醇、丁ニ醇、丁三醇、丁四醇和季戊 四醇中的ー种或其组合。优选地，所述多元醇选自こニ醇、丙ニ醇、丙三醇中的ー种或其组 ムロ ο其中，所述植物油脂可选自C12 C30羧酸甲酷、C12 C30羧酸こ酯和C12 C30羧酸氯甲酯中的ー种或其组合。优选地，所述植物油脂选自C16 C18羧酸甲酯和/或C16本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井液用水基润滑剂，其特征在于，所述水基润滑剂包括如下重量份数的原料水7-80份；多元醇0-72份；植物油脂6-64份；乳化剤1_19份。2.根据权利要求I所述的水基润滑剂，其中各原料的重量份数如下水8-40份；多元醇27-72份；植物油脂14-42份；乳化剤5_16份。3.根据权利要求I所述的水基润滑剂，其中各原料的重量份数如下水12-36份；多元醇27-50份；植物油脂24-42份；乳化剤5_9份。4.根据权利要求1-3中任一项所述的水基润滑剂，其特征在于，所述水选自淡水、海水或盐水。5.根据权利要求4所述的水基润滑剂，其特征在于，所述盐水是氯化钠、氯化钾、氯化钙或其组合的水溶液，且氯化钠、氯化钾和氯化钙在水溶液中的浓度是1% (w/w)至饱和。6.根据权利要求1-3中任一项所述的水基润滑剂，其特征在于，所述多元醇选自こニ醇、丙ニ醇、丙三醇、丁ニ醇、丁三醇、丁四醇和季戊四醇中的ー种或其组合。7.根据权利要求1-3中任一项所述的水基润滑剂，其特征在于，所述植物油脂选自C12 C30羧酸甲酷、C12 C30羧酸こ酯和C12 C30羧酸氯甲酯中的ー种或其组合。8.根据权利要求1-3中任一项所述的水基润滑剂，其特征在于，所述乳化剂是HLB=1-7的非离子表面活性剂与HLB = 10-16的非离子表面活性剂的复合表面活性剤。9.根据权利要求8...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏小春，胡进军，王健，段连超，孙强，耿铁，冀腾，项涛，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油田服务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：