一种钻井液用极压减摩剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于油田钻井工程技术领域，涉及到一种钻井液用极压减摩剂。
【背景技术】
[0002] 随着国内钻探开发力度不断增加，大位移井、大斜度井、水平井以及狗腿度较大的 深井越来越多，钻井难度也越来越大，在钻井过程中，常常出现套管严重磨损的问题。由此 诱发的套管磨蚀穿孔、套管抗挤压强度和抗内压强度明显降低等问题严重影响油气井的后 续完井测试作业，降低油气井使用寿命，严重时还会导致油气井部分井段或整口油气井报 废。现有的润滑剂有植物油、矿物油类；石蜡、乙二醇聚乙二醇类等。这些润滑剂存在一个 重要的缺陷：只能在低负荷下起作用，在高载荷条件(高温、高压、高密度、高钻速）下抗磨及 润滑性能不理想，不能满足深井、超深井钻井、大位移井钻井的需要。随着国内油田开发逐 渐向深层地层、海相地层以及非常规地层领域拓展，钻井的难度越来越大，水平井、大位移 井及超深井越来越多，粘附卡钻现象时有发生，对钻井液的润滑性、抗摩性要求越来越高， 迫切需要开发出能够抗磨性能好、同时又有优良润滑性能的极压润滑剂。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种钻井液用极压减摩剂。兼具优良抗摩性能和润滑性能的极压减 摩剂，解决复杂地层钻井中对钻井液润滑性和抗摩性的要求，减少钻具的磨损，提高钻井液 体系的润滑性，提高钻井速度，减少钻井成本。
[0004] 本发明的目的通过以下技术方案来实现的：提供一种钻井液用极压减摩剂，由两 种组分组成，基础油和表面活性剂。 所述极压减摩剂包含以下两种组分，基础油55%-70%、表面活性剂30%-45%，按质量百 分比计。
[0005] 所述基础油为柴油、生物柴油、白油、植物油、动物油、矿物油中的一种或几种的混 合物。
[0006] 所述表面活性剂为十二烷基酰胺硼酸二乙醇胺酯、N-十二烷基硼酸二乙醇胺酯、 脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯中的一种或几种的混合物。
[0007] 本发明所公开的极压减摩剂，其制备方法简单，原料易得，成本较低，具有良好的 抗温性、抗磨性、润滑性和可承重性。
【具体实施方式】
[0008] 下面结合实施例说明本发明的工艺。
[0009] 实施例1 称取60g矿物油、20g十二烷基酰胺硼酸二乙醇胺酯、20g脂肪酸山梨酯于三口烧瓶 中，在机械搅拌器上以SOOrpm搅拌40min使液体搅拌均匀，即可得到极压减摩剂。
[0010] 实施例2 称取30g白油、35g生物柴油、20g脂肪酸甘油酯、15g聚山梨酯于三口烧瓶中，在机械搅 拌器上以SOOrpm搅拌40min使液体搅拌均匀，即可得到极压减摩剂。
[0011] 实施例3 称取45g柴油、25g植物油、30g十二烷基酰胺硼酸二乙醇胺酯于三口烧瓶中，在机械 搅拌器上以SOOrpm搅拌40min使液体搅拌均匀，即可得到极压减摩剂。
[0012] 实施例4 称取55g植物油、45g十二烷基酰胺硼酸二乙醇胺酯于三口烧瓶中，在机械搅拌器上以 800rpm搅拌40min使液体搅拌均匀，即可得到极压减摩剂。
[0013] 实施例5 称取35g柴油、25g生物柴油、10g白油、30g脂肪酸甘油酯于三口烧瓶中，在机械搅拌 器上以SOOrpm搅拌40min使液体搅拌均匀，即可得到极压减摩剂。
[0014] 实施例6 按照标准Q/SH 1170 060-2014中规定的方法测试以上实施例中产品的抗摩性能。抗 摩性能用摩失量降低率来表征。具体操作步骤如下： 1)配制基浆 基楽配方：在l〇〇〇mL蒸馈水中依次加入1. 4g无水碳酸钠、40. 0g钻井液试验用钠膨润 土，高速搅拌20min后，搅拌过程中应停下两次，用玻璃棒刮下粘附在搅拌杯上的膨润土， 室温密闭养护24h。
[0015] 2)选取试验磨柱两只编号为1#和2#备用，将两只试验磨柱放入盛有沸程为 60°C~90°C石油醚的器皿中，用脱脂棉除去试验磨柱表面污物，并连续清洗两次。经脱脂棉 处理的试验磨柱，用无水乙醇浸泡约5min，取出试验磨柱，用纱布擦干，用冷风吹干(经处理 后的试验磨柱不可用手直接触摸，以免污染)包好，放入干燥器中干燥30min，称重（精确至 0.00018)得出1 1和1。2。
[0016] 3)把处理好的1#试验磨柱安装好，用量筒取基浆200mL倒入测试盒中，使测试液 浸没磨环下边沿。空载启动电机后开始加砝码，每只砝码增加时间间隔5s，并轻轻下放，当 砝码质量加到2kg后开始计时，3min后关闭试验机。测定后将1 #试验磨柱按b步骤中的方 法处理并称重（精确至〇· 〇〇〇lg)得出吣。
[0017] 4)取基楽300mL，加入减磨剂试样3. 0g，高速搅拌5min后取200mL倒入测试盒 中，把处理好的2#试验磨柱安装好，按C步骤中的方法进行试验，测定后将2 #试验磨柱按b 步骤中方法处理并称重（精确至〇. 〇〇〇lg)得出M2。
[0018] 摩失量按公式（1)计算：
式中： --摩失量降低率，％ ; ，-试验前磨柱质量，g ; --基浆中试验后磨柱质量，g ; --基浆加入减摩剂试验后磨柱质量，g。
[0019] 测试结果见表1: 表1摩失量降低率测试结果
实施例1-5的摩失量降低率均大于90%，而现在市场上使用的聚合醇的摩失量降低率 只有45%，结果表明该钻井液用极压减摩剂的抗摩性能优良。
[0020] 实施例7 按照标准Q/SH 1170 060-2014中规定的方法测试实施例1-5中产品润滑性能，润滑性 能用润滑系数降低率来表征。具体操作步骤如下： 配制四份基楽，每份加入300mL蒸馈水、0. 6g无水碳酸钠、15. 0g钻井液试验用钠膨 润土，在高速搅拌器上搅拌20min，搅拌过程中应停下两次，用玻璃棒刮下粘附在搅拌杯上 的膨润土，室温密闭养护24h。取出其中两份基浆加入减磨剂试样3. 0g，然后将四份高搅 5min。在E-P极压润滑仪上分别测定基浆及试样浆的润滑系数，测定方法依据SY/T 6094 钻井液用润滑剂评价程序（扭矩臂施加150psi压力，保持转速60r/min)，并公式（2)计算 润滑系数降低率。
[0021] 式中：
--润滑系数降低率，％ ; --基浆的润滑系数； --基浆加入减摩剂后的润滑系数。
[0022] 测试结果见表2: 表2润滑系数降低率测试结果
现在市场上用的聚合醉系效mK竿只另1Γ/。，[TU头施例1-5的润滑系数降低率 均大于80%，从测试结果看出该极压减摩剂有很好的润滑性。
[0023] 实施例8 承重能力是产品抗摩性能的一种检测方法。按照以下步骤测试实施例1-5中产品的承 重能力： 将砝码托盘放置在抗磨试验机增力倍数L处（L为28或30)，将极压减磨剂加入到抗 磨试验机的油盒中，开动电机，在长力臂端逐个添加砝码(前三块砝码要慢慢放)，至油膜极 压破裂及其发出刺耳的噪音，计算所加砝码的总重量M。根据增加力倍数和砝码总重量计算 极压减摩剂的承重能力P，承重能力计算公式： P=MXL+20 (3) 式中： P--承重能力，Kg ; Μ--砝码的总重量，Kg ; L--增加倍数； 20--初始压力，Kg。
[0024] P值越大说明极压减摩剂油膜越厚，抗磨效果越好。
[0025] 测试结果见表3: 表3承重能力测试实验
测试结果表明实施例1-5的可承压能力大于200Kg，优于市场现用的聚合醇。
[0026] 实施例9 按照标准Q/SH 1170 060-2014中规定的方法测定实施例1-5中产品的耐温性，具体步 骤如下： 配制6份基楽，每份加入300mL蒸馈水、0. 6g无水碳酸钠、15. 0g钻井液试验用钠膨 润土，在高速搅拌器上搅拌20min，搅拌过程中应停下两次，用玻璃棒刮下粘附在搅拌杯上 的膨润土，室温密闭养护24h。取出其中五份基浆加入减磨剂试样3. 0g，然后将六份高搅 5min，加入到高温老化釜内用滚子加热炉在150°C下老化16h。在E-P极压润滑仪上分别测 定基浆及试样浆的润滑系数，测定方法依据SY/T 6094钻井液用润滑剂评价程序（扭矩臂 施加150psi压力，保持转速60r/min)，并用下列式计算润滑系数降低率。
[0027] 式中：
--润滑系数降低率，％ ; --基浆的润滑系数； --基浆加入减摩剂后的润滑系数。
[0028] 测试结果见表4: 表4 150°C热滚老化16h后的润滑系数降低率_
测试结果与实施例7的结果有所下降，但下降的幅度很小，说明该极压减摩剂的耐温 性能好。
【主权项】
1. 一种钻井液用极压减摩剂，其特征在于该极压减摩剂由两种组分组成，基础油和表 面活性剂。2. 如权利要求1所述的钻井液用极压减摩剂，其特征在于基础油含量：55% - 70%，表面 活性剂含量：30% - 45%，各组成按质量百分比计。3. 如权利要求1所述的钻井液用极压减摩剂，其特征在于：所述基础油为柴油、生物柴 油、白油、植物油、动物油、矿物油中的一种或几种的混合物。4. 如权利要求1所述的钻井液用极压减摩剂，其特征在于：所述表面活性剂为十二烷 基酰胺硼酸二乙醇胺酯、N-十二烷基硼酸二乙醇胺酯、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山 梨酯中的一种或几种的混合物。
【专利摘要】本发明公开了一种钻井液用极压减摩剂。其特征在于该减摩剂由两种组分组成，基础油55%—70%，表面活性剂30%—45%，各组分按质量百分比计。本发明公布的极压减摩剂，具有良好的抗温性、抗磨性和润滑性，可用于深井、大位移井及水平井的钻井。
【IPC分类】C09K8/035
【公开号】CN105482786
【申请号】CN201410474247
【发明人】徐冬梅, 袁俊秀, 封心领, 逯贵广
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 南化集团研究院
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月17日