一种钻井液用抗磨防卡润滑剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钻井领域。
【背景技术】
[0002] 中国经济的快速发展带动能源消费量急剧增加。能源最重要的种类是石油和天然 气。钻井工程是油气资源获得的首要手段。随着石油勘探开发不断发展，钻井工程中面临 的复杂情况日益突出，大位移水平井、定向井和长裸眼井、复杂结构井逐渐增多，在降低摩 擦阻力和提高机械钻速方面对钻井液性能尤其是水基钻井液性能提出了更高的要求。而目 前常规润滑剂存在极压膜强度低、润滑特效性差、巧光级别高、抗溫性能差和毒性偏高等问 题，难W满足现代钻井的需求。
[0003] 在石油钻井过程中，为减少钻具与套管的摩擦，常在泥浆中添加润滑剂。但在打探 井、深井、超深井、复杂井、定向井、水平井等复杂井的钻井过程中，仅靠泥浆的一般润滑剂 不能满足需要，需要在泥浆中添加低巧光高质量的抗磨润滑剂。
[0004] 目前，在钻井过程中如果加入过少极压润滑系数降低率低的润滑剂，会直接造成 井下卡钻井事故，造成重大经济损失；极压润滑系数降低率低的润滑剂的加量一般都在 1-2%，运也在一定程度上加大了钻井成本。
[0005] 现有技术的一些改进方案：
[0006] 1、【申请号】200910229188. 6钻井液用低巧光防卡润滑剂，是由棉巧油、乳化剂、石 墨乳、中间体配制而成，其中中间体为纤维素和水的混合物。本发明中的棉巧油具有耐高溫 性能，其润滑性能强，润滑周期长，巧光级别低。石墨乳抗高溫、润滑性能好。二者通过乳化 剂和中间体结合后得到的产品，润滑性能好，加量小，极压润滑系数降低率高，解决了打探 井、深井、超深井、复杂井、定向井、水平井易出事故易卡钻的现象，而且加量小也降低了成 本。
[0007] 2、【申请号】201110418962. 5本发明设及一种钻井液用防卡润滑剂，是由白油、油 酸甲脂、乳化剂配制而成。本发明润滑性能强，无巧光，不影响地质录井数据，润滑系数降低 率80%W上，可有效防止钻井过程中卡钻事故发生，填补了国内外该领域的空白。
[000引 3、【申请号】201310661484.x本发明设及一种钻井液用低巧光防卡润滑剂，是由巧 光级别低的白油、氯化石蜡、Ξ乙醇胺、AE169-21、0P-10、硫酸、水等原料按一定重量百分比 在一定溫度条件下按特定制备方法制作而成，具有良好的润滑性、暂堵性W及与钻井液良 好的配伍性；制作方法简单，作业过程中无需渗入消泡剂，绿色环保，有效提高了钻井液的 润滑性，降低了钻具旋转阻力，大大提高了钻井速度。解决了现有润滑剂选用乳化剂成分单 一，且由于乳化剂的选择不合适，导致钻井液起泡，须加大量消泡剂进行处理，进而导致钻 井液粘度、切力升高，不利于钻井作业正常进行的问题。
[0009] 现有润滑剂的缺陷：
[0010] 1.主要强调防卡和润滑的效果，抗磨减摩作用较弱。
[0011] 2.润滑膜成膜速度慢，润滑膜强度低。
[0012] 3.钻具高速转动摩擦生热，润滑膜对局部产生高溫无法承受。
【发明内容】
[0013] 本发明的目的在于：一种钻井液用抗磨防卡润滑剂，具有更强的抗磨减摩、耐高溫 性能。
[0014] 本发明目的通过下述技术方案来实现：
[0015] 一种钻井液用抗磨防卡润滑剂，组分组成为：环氧化改性植物油和/或横化改性 植物油，至少两种不同碳链的有机棚酸醋，Ξ乙胺，二烷基二硫代憐酸衫，（+)-2, 2'-亚甲基 双[(3曰3,8曰5)-3曰，8曰-二氨-細-巧苯[1，2-(1]并恶挫，乳化剂，其中有机棚酸醋：^乙胺： 二烷基二硫代憐酸衫的质量比为5:5:2,Ξ者总量占产品总质量20 %~36 %，乳化剂占产 品总质量的5%。
[0016] 作为选择，所述有机棚酸醋为棚酸Ξ正十六烷基醋和棚酸Ξ辛醋。
[0017] 作为进一步选择，所述棚酸Ξ正十六烷基醋和棚酸Ξ辛醋质量比1:1。
[0018] 作为进一步选择，润滑剂各组分重量份配比为：70. 5份环氧化（和/或横化）改 性植物油，5份棚酸Ξ正十六烷基醋，5份棚酸Ξ辛醋，10份Ξ乙胺，4份二烷基二硫代憐酸 衫，0. 5份（+)-2,2'-亚甲基双[(3aR，8aS)-3a，8a-二氨-細-巧苯[l，2-d]并恶挫，5份乳 化剂。
[0019] 作为另一进一步选择，润滑剂各组分重量份配比为：58. 5份环氧化（和/或横化） 改性植物油，7. 5份棚酸Ξ正十六烷基醋，7. 5份棚酸Ξ辛醋，15份Ξ乙胺，6份二烷基二硫 代憐酸衫，0.5份（+)-2,2'-亚甲基双[(3曰3,8曰5)-3曰，8曰-二氨-細-巧苯[1，2-(1]并恶挫， 5份乳化剂。
[0020] 作为选择，所述环氧化（或横化）改性植物油为美国瑞安勃润滑油公司 巧enew油leLubricantInc.)化食品级通用润滑油或其他同类产品。
[0021] 作为选择，所述乳化剂为美国美德维实伟克公司（Mea抓estvacoCo巧oration, NY沈:MWV)的化vaMul或其他同类产品。
[0022] 前述本发明主方案及其各进一步选择方案可W自由组合W形成多个方案，均为本 发明可采用并要求保护的方案：如本发明，各选择即可和其他选择任意组合，本领域技术人 员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护 的技术方案，在此不做穷举。
[0023] 工作过程为：
[0024] 1、采用有机棚酸醋作为抗磨增效材料W提高产品的润滑膜成膜速度，有机棚酸醋 用Ξ乙胺进行配位，提高棚酸醋的水解稳定性W及承载能力。
[0025] 2、采用不同碳链的有机棚酸醋W及二烷基二硫代憐酸衫进行复合使用，其协同作 用有效提升产品耐磨性W及承载能力。
[0026] 3、采用（+)-2,2'-亚甲基双（3曰3,8曰5)-3曰，8曰-二氨-細-巧苯[1，2-(1]并恶挫来 提高膜对金属的强亲和性从而提高膜强度。
[0027] 4、选用改性植物油W及添加剂，产品无毒无害，使用安全。与钻井液配伍性好，不 影响钻井液各项基本性能。
[0028] 本发明的有益效果：
[0029] 密度，g/cnA 0.90-1.20 表观粘度升窩值，田Pa·s 《5.0 密度变化值，g/cm^ <0.08 试样巧对柴油（或白油）抗磨承压能力提高率，％ 2^600 膨搁主试样浆抗磨承压能力提高率，％ >600 膨调±试样浆润滑系数降低率，％ >80 18〇υ老化后膨润±试样浆润滑系数降低率，％ 》70 1抓r老化后膨润止试样浆抗磨承压能力提高率，％ >(说〇。
【附图说明】
[0030] 图1是本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0031] 下列非限制性实施例用于说明本发明。
[0032] 实施例1 :
[0033] 参考图1所示，一种钻井液用抗磨防卡润滑剂，由下述按重量份的组分组成： 70. 5份环氧化（和/或横化）改性植物油（具体为美国瑞安勃H1食品级通用润滑油）， 5份棚酸Ξ正十六烷基醋，5份棚酸Ξ辛醋，10份Ξ乙胺，4份二烷基二硫代憐酸衫，0. 5份 (+)-2,2'-亚甲基双[(33氏835)-33,8曰-二氨-細-巧苯[1，2-(1]并恶挫，5份乳化剂。
[0034]
[0036] 前述各项指标的表征意义如下：
[0037] 表观粘度升高值、密度变化值：表征润滑剂对钻井液基本性能的影响；
[0038] 试样相对柴油（或白油）抗磨承压能力提高率，表征润滑剂在理论上对钻井液在 抗磨减摩性能上的影响；
[0039] 膨润±试样浆抗磨承压能力提高率、膨润±试样浆润滑系数降低率，表征润滑剂 在实际应用上对钻井液在抗磨减摩性能上的影响。
[0040] 各项指标的检测方法如下：
[0041] 一、密度
[0042] 按GB/T16783. 1-2006中4的规定测定试样的密度。
[0043] 二、表观粘度升高值、密度变化值
[0044] 1、配制四份基浆。用400ml蒸馈水，20.Og钢膨润±，0. 8g无水碳酸钢，在高速揽 拌器上揽拌20min，其间至少中断两次W刮下粘附在杯壁上的粘附物，在（25 + 1) °C下密闭 养护24h备用。
[004引取步骤1中配制的基浆两份，将其中一份加入2.0ml试样，然后将两份浆分别高速 揽拌lOmin，按GB/T16783. 1-2006中6. 3的规定测定基浆及试样浆的表观粘度。按（1) 式计算表观粘度升高值。
[0046]ΔAV=AVz-AV1 ··········································(1)
[0047]式中：
[004引 ΔAV--表观粘度升高值，mPa·S;
[0049]AVi--基浆的表观粘度，mPa·s;
[0050]k\--试样浆的表观粘度，mPa·s。
[0051] 2、取步骤1中配制的基浆两份，将其中一份加入2. 0ml试样，然后将两份浆分别高 速揽拌lOmin，静止Imin，按照GB/T16783. 1-2006中4的规定分别测定基浆及试样浆的密 度。按（2)式计算密度变化值。
[0052]ΔP=IP 1-P 0I..........................................似
[0053]式中：
[0054]ΔP--密度变化值，g/cm3;
[00巧]Pi--试样浆密度，g/cm3;
[0056]P0--基浆密度，g/cm3。
[0057]Ξ、抗磨承压能力提高率
[0058] 方法提要：固定抗磨试验机（例如武汉神州机电有限公司的KMY201-1A型）的磨 柱和磨环。取120. 0ml溫度为25±rC的测试液加入试样盒，使测试液浸没至磨环轴（注： 在测试的过程中要不断补充测试液）。空载启动电机5s后开始加破码，每只破码增加间隔 时间5s，并轻轻下放，每增加一只破码受力时间为Is~3s。破码加到一定量时若3min内出 现卡死（电机过载保护器自动断电），按出现卡死自动断电时所加最少破码的质量总和，减 去0.化g(最小破码单个重量）即为该测试液的抗磨承压能力（测试基浆时使用0. 5kg的 破码加载；测试试样浆时在基浆抗磨承载能力范围内使用0. 5kg的破码加载，之后使用化g 的破码加载。）。
[0059] 四、试样相对柴油（或白油）抗磨承压能力提高率
[0060] 选取两支相同材质与几何尺寸的标准试验磨柱，编号为1#和2#，用无水乙醇清洗 Ξ次，把试验磨柱放在滤纸上用冷风吹干，包好，放入干燥器中干燥lOmin。
[006。取0#柴油（或5#白油）400. 0ml，高速揽拌5min，取120. 0ml作为测试液，用处理 好的1#试验磨柱，按步骤Ξ的抗磨承压能力提高率的方法提要里所述的方法进行试验（通 常柴油或白油的抗磨承压能力为2. 5kg左右，因此可在2. 5kg的基