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钻井液用高效润滑剂及其制备方法和应用.pdf

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钻井 高效 润滑剂 及其 制备 方法 应用
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摘要
申请专利号:

CN201910033587

申请日:

20190114

公开号:

CN109504355A

公开日:

20190322

当前法律状态:

实质审查的生效

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效
IPC分类号: C09K8/035;C09K8/03 主分类号: C09K8/035;C09K8/03
申请人: 天津市海罗兰科技发展股份有限公司
发明人: 任增强;刘德利;张瑾
地址: 300384 天津市滨海新区华苑产业区鑫茂科技园G座五层A3单元
优先权:
专利代理机构: 12214 代理人: 李薇
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910033587

授权公告号:

法律状态公告日:

20190416

法律状态类?#20572;?/td>

实质审查的生效

摘要

本发明公开了一种钻井液用高效润滑剂及其制备方法和应用,所述钻井液用高效润滑剂包括以下质量份的组分:废弃食物油:45%?80%;脂肪醇:5%?40%(一?#21482;?#20960;?#21482;?#21512;物);阴离子表面活性剂:0.5%?2%;极压抗磨剂:5%?10%(一?#21482;?#20004;?#21482;?#21512;物);乳化剂:1%?5%;消泡剂:1%?10%(一?#21482;?#20960;?#21482;?#21512;物)。本发明以经济环保的回收地沟油为原料,得到性能优越的润滑剂,最终制得高效润滑剂添加到钻井液中,使其抗温达150度,润滑系数?#26723;?#29575;达到90%。

权利要求书

1.一种钻井液用高效润滑剂,其特征在于,由以下质量份的组分制备而成: 精制地沟油:45-80份; 脂肪醇:5-40份; 阴离子表面活性剂:0.5-2份; 极压抗磨剂:5-10份; 乳化剂:1-5份; 消泡剂:1-10份; 水:2-20份。 2.如权利要求1所述的钻井液用高效润滑剂,其特征在于,所述脂肪醇中的碳数为一~十二个碳,所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸,所述极压抗磨剂为偏硼酸钾或三硼酸钾,所述乳化剂为油酸酰胺,所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷、丙三醇聚醚或硬脂酸铝。 3.一种钻井液用高效润滑剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1,将45-80份精制地沟油、0.18-0.70份的阴离子表面活性剂和2-20份水按照质量配比分别加入反应釜中,升温至100-120℃,反应搅拌2-2.15h; 步骤2,加入5-40份脂肪醇及0.32-1.30份阴离子表面活性剂,保温90-100度,反应搅拌2-2.15h,停止加热在自然冷却过程中,分别将极压抗磨剂、乳化剂?#21019;?#24207;加入反应釜,高速搅拌1-1.15h; 步骤3,加入1-10份消泡剂,继续搅拌30-40min,冷却至40-60℃出料。 4.如权利要求3所述的一种钻井液用高效润滑剂的制备方法,其特征在于,所述脂肪醇中的碳数为一~十二个碳。 5.如权利要求3所述的一种钻井液用高效润滑剂的制备方法,其特征在于,所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸。 6.如权利要求3所述的一种钻井液用高效润滑剂的制备方法,其特征在于,所述极压抗磨剂为偏硼酸钾或三硼酸钾。 7.如权利要求3所述的一种钻井液用高效润滑剂的制备方法,其特征在于,所述乳化剂为油酸酰胺。 8.如权利要求3所述的一种钻井液用高效润滑剂的制备方法,其特征在于,所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷、丙三醇聚醚或硬脂酸铝。 9.由如权利要求3-8中任一项所述制备方法制备得到的高效润滑剂。 10.如权利要求9所述的高效润滑剂在钻井液中的应用,其特征在于,在钻井液中添加0.1%-0.5%质量份的所述高效润滑剂后,钻井液的抗温大于等于150度,润滑系数?#26723;?#29575;大于等于90%。

说明书


钻井液用高效润滑剂及其制备方法和应用
技术领域


本发明涉及油田石?#28034;?#25506;技术领域,特别是涉及一种钻井液用高效润滑剂及其制
备方法和应用。


背景技术


随着油田石?#28034;?#25506;开发技术的不断发展,钻井技术越来越先进,钻井助剂也日新
月异。但钻井工程中面临的复杂情况日益突出,大位移水平井、定向井和长裸眼深井,复杂
结构井逐渐增多。在?#26723;?#25705;擦阻力和提高机械钻速方向对钻井液性能提出了更高的要求。
其中的润滑剂在现场应用过程中,由于自身结构等诸多原因,导?#29575;?#27833;钻井勘探复杂程度
加大,?#24230;?#25104;本增大。目前应用最大的润滑剂主要有沥青类润滑剂、柴油基润滑剂、矿物油
基润滑剂、植物油基润滑剂等。由于沥青类润滑剂、柴油基润滑剂和矿物油基润滑剂等常规
润滑剂存在环保隐患,同时环保理念的进步和环保事业的发展对钻井液环保性能的要求越
来越高,因?#25628;?#21457;出环保型钻井液用高效润滑剂。


常规钻井液润滑剂在使用过程中主要存在着以下问题:


(1)对?#32938;?#26377;不?#21152;?#21709;;


(2)容易引起钻井液起泡;


(3)容易引起钻井液粘度、切力升高,不利于钻井液现场维护;


(4)润滑剂极压膜强度低,难以满足定向井高侧压力条件的要求。


发明内容


本发明的目的是针对现有技术中存在的钻井液用润滑剂不够环保、添加后钻井液
润滑性能?#26723;?#30340;问题,而提供一种钻井液用高效润滑剂。


本发明的另一个目的是提供一种钻井液用高效润滑剂的制备方法,以地沟油为原
料,为地沟油资源化?#19994;?#21512;理利用的出路。


本发明的另一个目的是提供所述高效润滑剂在改善的钻井液性能中的应用,添加
该润滑剂的钻井液抗温大于等于150度,润滑系数?#26723;?#29575;大于等于90%。


为实现本发明的目的所采用的技术方案是:


本发明的一种钻井液用高效润滑剂,由以下质量份的组分制备而成:


精制地沟油:45-80份;


脂肪醇:5-40份;


阴离子表面活性剂:0.5-2份;


极压抗磨剂:5-10份;


乳化剂:1-5份;


消泡剂:1-10份;


水:2-20份。


在上述技术方案中,所述脂肪醇中的碳数为一~十二个碳。


在上述技术方案中,所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸。


在上述技术方案中,所述极压抗磨剂为偏硼酸钾或三硼酸钾。


在上述技术方案中,所述乳化剂为油酸酰胺,?#28909;?#27833;酸一乙?#21450;貳?#27833;酸二乙?#21450;?#25110;
油酸三乙?#21450;貳?br>

在上述技术方案中,所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷、丙三醇聚醚或硬脂酸铝。


本发明的另一方面,一种钻井液用高效润滑剂的制备方法,包括以下步骤:


步骤1,将45-80份精制地沟油、0.18-0.70份的阴离子表面活性剂和2-20份水按照
质量配比分别加入反应釜中,升温至100-120℃,反应搅拌2-2.15h;废弃地沟油水解后经水
洗分离出甘油水溶液,得到饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸及未反应地沟油;


步骤2,加入5-40份脂肪醇及0.32-1.30份阴离子表面活性剂,保温90-100度,反应
搅拌2-2.15h,当脂肪醇为低分子脂肪醇(?#26800;?#20302;于90度)?#20445;?#32463;冷凝器回流低分子脂肪醇,
停止加热在自然冷却过程中,分别将极压抗磨剂、乳化剂?#21019;?#24207;加入反应釜,高速搅拌1-
1.15h;


在本步骤中,利用其中脂肪酸含有?#28982;?#30340;性质,与醇反应生成脂肪酸酯,它是油田
钻井液用性能良好的润滑剂。


步骤3,加入1-10份消泡剂,当脂肪醇为低分子脂肪醇?#20445;?#21152;入步骤2得到的回流脂
肪醇,继续搅拌30-40min,冷却至40-60℃出料。


在上述技术方案中,所述脂肪醇中的碳数为一~十二个碳。


在上述技术方案中,所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸。


在上述技术方案中,所述极压抗磨剂为偏硼酸钾或三硼酸钾。


在上述技术方案中,所述乳化剂为油酸酰胺,?#28909;?#27833;酸一乙?#21450;貳?#27833;酸二乙?#21450;?#25110;
油酸三乙?#21450;貳?br>

在上述技术方案中,所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷、丙三醇聚醚或硬脂酸铝。


本发明的另一方面,还包括通过所述制备方法制备得到的高效润滑剂。


本发明的另一方面,还包括高效润滑剂在钻井液中的应用,在所述钻井液中添加
0.1%-0.5%质量份的所述高效润滑剂。


在上述技术方案中,所述钻井液的抗温大于等于150度,润滑系数?#26723;?#29575;大于等于
90%。


与现有技术相比,本发明的有益效果是:


1.本发明的高效润滑剂可减少钻头与井壁的摩擦阻力,通过改变钻井液在流动界
面的涡流提高钻井润滑性能,具体而言本发明润滑剂的添加?#26723;土宋?#27969;所消耗的能量。实
验表明该润滑剂具有优异的润滑性能,应用广?#28023;?#20351;用该润滑剂可以?#26723;?#38075;井液的滤失量、
扩大润滑剂的使用温度范围,不污染?#32938;常强?#21457;的理想润滑剂。


2.本发明的高效润滑剂?#33489;?#24323;食物油(清?#21019;?#29702;的地沟油)为主要原料,使地沟油
变成有用的工业资源,变废为宝,突破了地沟油回收再利用的“瓶颈”。从源头上堵住了废地
沟油的二次食用,?#26723;?#20854;对?#32938;?#27745;染,保证了人们的健康,?#27493;?#20351;城市?#32938;?#22823;为改善。实现
地沟油的产业化,促进地沟油的发展,为地沟油资源化?#19994;?#21512;理利用的出路。


3.本发明生产出的钻井液用高效润滑剂,完全生物?#21040;猓?#20351;用后的排放物不对环
境造成影响。通过合理回收利用废弃地沟油,作为油田钻采用处理剂的重要原料,可以部分
替代我国有限的石油资源,对于缓解能源危机,促进经济可?#20013;?#21457;展等方面将起到推动作
用。能产生一定的经济效益和巨大的社会效益。


4.钻井液用高效润滑剂不仅可以提高钻井液的润滑性能,?#26723;?#20117;下磨阻,还可以
改善钻井液的流变性和滤失性能,提高破岩效率。目前,本产品已在大庆油田、四川油田和
新疆油田成功使用。有效的减少钻?#32442;?#25439;,大幅度?#26723;?#38075;井成本,且无毒无污染。


具体实施方式


以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解,此处所描述
的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。


以下实施例中的精制地沟油是废弃地沟油经过以下步骤处理后得到的:过滤、加
热(至60-90℃)、沉淀和分离。


实施例1


本发明的一种钻井液用高效润滑剂,由以下质量份的组分制备而成:


精制地沟油:45份;


脂肪醇(甲醇):5份;


阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸):0.5份;


极压抗磨剂(偏硼酸钾):5份;


乳化剂(油酸二乙?#21450;?:1份;


消泡剂(聚醚改性聚硅氧烷):1份;


水:10份。


该高效润滑剂通过以下方法制备:


步骤1,将45份精制地沟油、0.18份的阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸)和10份
水按照质量配比分别加入反应釜中,升温至100℃,反应搅拌2h;地沟油水解后经水洗分离
出甘油水溶液,得到饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸及未反应地沟油;


步骤2,加入5份脂肪醇(甲醇)及0.32份阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸),保
温90度,反应搅拌2h,经冷凝器回流低分子脂肪醇(甲醇),停止加热,在自然冷却过程中,分
别将极压抗磨剂(偏硼酸钾)、乳化剂(油酸二乙?#21450;??#21019;?#24207;加入反应釜,高速搅拌1h;


在本步骤中,利用其中脂肪酸含有?#28982;?#30340;性质,与醇反应生成脂肪酸酯,它是油田
钻井液用性能良好的润滑剂。


步骤3,加入1份消泡剂(聚醚改性聚硅氧烷),加入步骤2得到的全部的回流甲醇,
继续搅拌30min,冷却至40℃出料。


在钻井液中添加0.1%质量份的本实施例得到的高效润滑剂,该钻井液的抗温可
达到150度,润滑系数?#26723;?#29575;可达到90%。


实施例2


本发明的一种钻井液用高效润滑剂,由以下质量份的组分制备而成:


地沟油:45份;


脂肪醇(甲醇):5份;


阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸):0.5份;


极压抗磨剂(偏硼酸钾):5份;


乳化剂(油酸一乙?#21450;?:1份;


消泡剂(聚醚改性聚硅氧烷):1份;


水:10份。


该高效润滑剂通过以下方法制备:


步骤1,将45份地沟油、0.18份的阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸)和10份水按
照质量配比分别加入反应釜中,升温至120℃,反应搅拌2.15h;地沟油水解后经水洗分离出
甘油水溶液,得到饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸及未反应地沟油;


步骤2,加入5份脂肪醇(甲醇)及0.32份阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸),保
温100度,反应搅拌2.15h,经冷凝器回流低分子脂肪?#25216;?#37255;,停止加热,在自然冷却过程中,
分别将极压抗磨剂(偏硼酸钾)、乳化剂(油酸一乙?#21450;??#21019;?#24207;加入反应釜,高速搅拌
1.15h;


在本步骤中,利用其中脂肪酸含有?#28982;?#30340;性质,与醇反应生成脂肪酸酯,它是油田
钻井液用性能良好的润滑剂。


步骤3,加入1份消泡剂(聚醚改性聚硅氧烷),加入步骤2得到的全部的回流甲醇,
继续搅拌40min,冷却至50℃出料。


在钻井液中添加0.5%质量份的本实施例得到的高效润滑剂,该钻井液的抗温可
达到152度,润滑系数?#26723;?#29575;可达到91%。


实施例3


本发明的一种钻井液用高效润滑剂,由以下质量份的组分制备而成:


地沟油:80份;


脂肪醇(十二碳脂肪醇):40份;


阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸):2份;


极压抗磨剂(三硼酸钾):10份;


乳化剂(油酸三乙?#21450;?:5份;


消泡剂(丙三醇聚醚):10份;


水:20份。


该高效润滑剂通过以下方法制备:


步骤1,将80份地沟油、0.70份的阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸)和20份水按
照质量配比分别加入反应釜中,升温至120℃,反应搅拌2h;地沟油水解后经水洗分离出甘
油水溶液,得到饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸及未反应地沟油;


步骤2,加入40份脂肪醇(十二碳脂肪醇)及1.30份阴离子表面活性剂(十二烷基苯
磺酸),保温100度,反应搅拌2h,停止加热,在自然冷却过程中,分别将极压抗磨剂(三硼酸
钾)、乳化剂(油酸三乙?#21450;??#21019;?#24207;加入反应釜,高速搅拌1-1.15h;


在本步骤中,利用其中脂肪酸含有?#28982;?#30340;性质,与醇反应生成脂肪酸酯,它是油田
钻井液用性能良好的润滑剂。


步骤3,加入1-10份消泡剂(丙三醇聚醚),继续搅拌40min,冷却至60℃出料。


在所述中添加0.3%质量份的所述高效润滑剂,所得到的钻井液的抗温可达到153
度,润滑系数?#26723;?#29575;可达到91%。


实施例4


本发明的一种钻井液用高效润滑剂,由以下质量份的组分制备而成:


地沟油:80份;


脂肪醇(十二碳脂肪醇):40份;


阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸):2份;


极压抗磨剂(三硼酸钾):10份;


乳化剂(油酸二乙?#21450;?:5份;


消泡剂(硬脂酸铝):10份;


水:20份。


该高效润滑剂通过以下方法制备:


步骤1,将80份地沟油、0.70份的阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸)和20份水按
照质量配比分别加入反应釜中,升温至120℃,反应搅拌2h;地沟油水解后经水洗分离出甘
油水溶液,得到饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸及未反应地沟油;


步骤2,加入40份脂肪醇(十二碳脂肪醇)及1.30份阴离子表面活性剂(十二烷基苯
磺酸),保温100度,反应搅拌2h,停止加热,在自然冷却过程中,分别将极压抗磨剂(三硼酸
钾)、乳化剂(油酸二乙?#21450;??#21019;?#24207;加入反应釜,高速搅拌1-1.15h;


在本步骤中,利用其中脂肪酸含有?#28982;?#30340;性质,与醇反应生成脂肪酸酯,它是油田
钻井液用性能良好的润滑剂。


步骤3,加入1-10份消泡剂(硬脂酸铝),继续搅拌40min,冷却至45℃出料。


在所述中添加0.3%质量份的所述高效润滑剂,所得到的钻井液的抗温可达到153
度,润滑系数?#26723;?#29575;可达到91%。


以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,对于本技术领域的普通技
术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润?#21361;?#36825;些改进和润饰
也应视为本发明的保护范围。


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