一種抗高溫高效環(huán)保全酯基鉆井潤(rùn)滑劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆井潤(rùn)滑劑及其制備方法，具體地說(shuō)涉及一種抗高溫高效環(huán)保全酯基鉆井潤(rùn)滑劑及其制備方法，深井、水平井、大斜度定向井等復(fù)雜井況下鉆井使用，適用于淡水、鹽水、海水的鉆井液潤(rùn)滑劑。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界對(duì)石油能源的需求量不斷增加，石油的開(kāi)采量越來(lái)越大，鉆井潤(rùn)滑劑的需求量也再快速增長(zhǎng)，目前的潤(rùn)滑劑仍在使用難降解污染型的礦物油作為基礎(chǔ)原料，這必然會(huì)被日益嚴(yán)格的環(huán)保要求所限制。
[0003]環(huán)境友好型鉆井液潤(rùn)滑劑主要有植物油類、聚醚類和酯類三種，目前普遍看好的是酯類。
[0004]酯類分子結(jié)構(gòu)中含有較高活性的酯基集團(tuán)，易于吸附在金屬表面形成牢固的潤(rùn)滑膜，具有較好的摩擦潤(rùn)滑性能，同時(shí)酯類還具有較好的熱穩(wěn)定性、低溫性能、生物降解功能和低毒或無(wú)毒性能。
[0005]但是現(xiàn)有的鉆井液潤(rùn)滑劑存在的冋題是:
[0006]1、大量使用的是礦物油，不能降解，污染海洋。
[0007]2、潤(rùn)滑效果不好，搬土漿扭矩降低率只有65%。
[0008]3、抗溫性能不好，高溫只有120°C.
[0009]4、極壓性差，磨斑直徑高達(dá)0.7mm而最大無(wú)卡咬值只有392N.
[0010]5、與PEM，PEC體系配伍性不好，有選擇性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明提供一種具有潤(rùn)滑性能好，粘度指數(shù)高，生物降解率高，抗溫效果好等優(yōu)異性能的抗尚溫尚效環(huán)保全醋基鉆井潤(rùn)滑劑及其制備方法。
[0012]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種抗高溫高效環(huán)保全酯基鉆井潤(rùn)滑劑的制備方法，以聚氧化丙烯、葵二酸三羥甲基丙烷酯和異佛爾酮二異氰酸油酸甲酯與三羥甲基丙酸、二甘醇和辛酸亞錫反應(yīng)生成三羥甲基丙烷葵二酸改性聚氨酯，再與蓖麻油酸、二乙醇胺和硼酸混合，兩步減壓法、不間斷循環(huán)通入氮?dú)馍扇u甲基丙烷混合酯，最后與硼化氨基酯反應(yīng)，制成抗高溫高效環(huán)保全酯基鉆井潤(rùn)滑劑。
[0013]具體地說(shuō)，所述的抗高溫高效環(huán)保全酯基鉆井潤(rùn)滑劑的制備方法，包括如下步驟:
[0014]I)三羥甲基丙烷葵二酸改性聚氨酯的合成
[0015]將聚氧化丙烯、葵二酸三羥甲基丙烷酯和異佛爾酮二異氰酸置于容器中，溫度800C _90°C、負(fù)壓160mmHg-180mmHg的條件下反應(yīng)2?3小時(shí)，加入三羥甲基丙酸、擴(kuò)鏈劑二甘醇和催化劑辛酸亞錫，調(diào)整負(fù)壓40mmHg-50mmHg條件下，溫度100°C -110繼續(xù)反應(yīng)5?6小時(shí)，得到三羥甲基丙烷葵二酸改性聚氨酯；
[0016]2)三羥甲基丙烷混合酯的合成
[0017]將制備的三羥甲基丙烷葵二酸改性聚氨酯與蓖麻油酸、二乙醇胺和硼酸混合，負(fù)壓230-240mmHg高不間斷循環(huán)通入氮?dú)?，在溫?90°C?200°C，反應(yīng)4?5小時(shí)，然后將溫度調(diào)到110°C?120°C，停止通入氮?dú)?，?fù)壓20mmHg-30mmHg再反應(yīng)I?2小時(shí)，得到三羥甲基丙烷混合酯；
[0018]3)抗高溫高效環(huán)保全酯基鉆井潤(rùn)滑劑的合成
[0019]將制備的三羥甲基丙烷混合酯與硼化氨基酯混和，溫度100°C _110°C，再反應(yīng)2-3小時(shí)，降溫，過(guò)濾，得到抗高溫高效環(huán)保全酯基鉆井潤(rùn)滑劑。
[0020]所述步驟I)中聚氧化丙烯、葵二酸三羥甲基丙烷酯和異佛爾酮二異氰酸與三羥甲基丙酸、二甘醇和辛酸亞錫的重量比是100-120:60-70:20-24:50-60:30-35:10_12。
[0021]所述步驟2)中三羥甲基丙烷葵二酸改性聚氨酯與蓖麻油酸、二乙醇胺和硼酸的重量比是 100-120:20-26:12-14:6_7。
[0022]所述步驟3)中三羥甲基丙烷混合酯與硼化氨基酯重量比是100-120:15-18。
[0023]優(yōu)選，聚氧化丙烯、葵二酸三羥甲基丙烷酯和異佛爾酮二異氰酸與三羥甲基丙酸、二甘醇和辛酸亞錫的重量比是100:60:20:50:30:10 ;三羥甲基丙烷葵二酸改性聚氨酯與蓖麻油酸、二乙醇胺和硼酸的重量比是100:20:12:6 ;三羥甲基丙烷混合酯與硼化氨基酯重量比是100:15ο
[0024]上述的制備方法制備的抗尚溫尚效環(huán)保全醋基鉆井潤(rùn)滑劑。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)三步反應(yīng)不間斷循環(huán)通入氮?dú)夂蛢刹綔p壓法制成一種新型抗高溫高效環(huán)保全酯基鉆井潤(rùn)滑劑，產(chǎn)品能大大降低水力摩阻、泥餅粘滯系數(shù)、鉆柱轉(zhuǎn)矩、軸向阻力，減小能耗；更好的縮短起下鉆時(shí)間、減小鉆頭工作阻力，延長(zhǎng)鉆頭壽命，從而提高鉆井的工作效率等優(yōu)良特性。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明的抗高溫高效環(huán)保全酯基鉆井潤(rùn)滑劑的制備方法，以聚氧化丙烯、葵二酸三羥甲基丙烷酯和異佛爾酮二異氰酸油酸甲酯與三羥甲基丙酸、二甘醇和辛酸亞錫反應(yīng)生成三羥甲基丙烷葵二酸改性聚氨酯，再與蓖麻油酸、二乙醇胺和硼酸混合，兩步減壓法、不間斷循環(huán)通入氮?dú)馍扇u甲基丙烷混合酯，最后與硼化氨基酯反應(yīng)，制成抗高溫高效環(huán)保全酯基鉆井潤(rùn)滑劑。
[0027]具體地說(shuō)，包括如下步驟:
[0028]I)三羥甲基丙烷葵二酸改性聚氨酯的合成
[0029]將聚氧化丙烯、葵二酸三羥甲基丙烷酯和異佛爾酮二異氰酸油酸甲酯置于容器中，溫度80°C _90°C、負(fù)壓160mmHg-180mmHg的條件下反應(yīng)2?3小時(shí)，加入三羥甲基丙酸、擴(kuò)鏈劑二甘醇和催化劑辛酸亞錫，調(diào)整負(fù)壓40mmHg-50mmHg條件下，溫度100°C -110繼續(xù)反應(yīng)5?6小時(shí)，得到三羥甲基丙烷葵二酸改性聚氨酯；
[0030]2)三羥甲基丙烷混合酯的合成
[0031]將制備的三羥甲基丙烷葵二酸改性聚氨酯與蓖麻油酸、二乙醇胺和硼酸混合，負(fù)壓230-240mmHg高不間斷循環(huán)通入氮?dú)?，在溫?90°C?200°C，反應(yīng)4?5小時(shí)，然后將溫度調(diào)到110°C?120°C，停止通入氮?dú)?，?fù)壓20mmHg-30mmHg再反應(yīng)I?2小時(shí)，得到三羥甲基丙烷混合酯；
[0032]3)抗高溫高效環(huán)保全酯基鉆井潤(rùn)滑劑的合成
[0033]將制備的三羥甲基丙烷混合酯與硼化氨基酯混和，溫度100°C _110°C，再反應(yīng)2-3小時(shí)，降溫，過(guò)濾，得到抗高溫高效環(huán)保全酯基鉆井潤(rùn)滑劑。
[0034]所述步驟I)中聚氧化丙烯、葵二酸三羥甲基丙烷酯和異佛爾酮二異氰酸與三羥甲基丙酸、二甘醇和辛酸亞錫的重量比是100-120:60-70:20-24:50-60:30-35:10_12。
[0035]所述步驟2)中三羥甲基丙烷葵二酸改性聚氨酯與蓖麻油酸、二乙醇胺和硼酸的重量比是 100-120:20-26:12-14:6_7。
[0036]所述步驟3)中三羥甲基丙烷混合酯與硼化氨基酯重量比是100-120:15-18。
[0037]優(yōu)選，所述聚氧化丙烯、葵二酸三羥甲基丙烷酯和異佛爾酮二異氰酸與三羥甲基丙酸、二甘醇和辛酸亞錫的重量比是100:60:20:50:30:10 ;三羥甲基丙烷葵二酸改性聚氨酯與蓖麻油酸、二乙醇胺和硼酸的重量比是100:20:12:6 ;三羥甲基丙烷混合酯與硼化氨基酯重量比是100:15。
[0038]上述的制備方法制備的抗尚溫尚效環(huán)保全醋基鉆井潤(rùn)滑劑。
[0039]本發(fā)明鉆井潤(rùn)滑劑，具有潤(rùn)滑性能好，淡水中搬土漿扭矩降低率達(dá)90%以上、海水中搬土漿扭矩降低率達(dá)80%以上；粘度指數(shù)大于180，生物降解率高達(dá)90%以上，抗溫可達(dá)200°C以上。
[0040]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0041]實(shí)施例1
[0042]1、三羥甲基丙烷葵二酸改性聚氨酯的合成
[0043]將聚氧化丙烯100克，二酸三羥甲基丙烷酯60克和異佛爾酮二異氰酸20克置于容器中，溫度90°C、負(fù)壓180mmHg的條件下反應(yīng)3小時(shí)，加入三羥甲基丙酸50克、擴(kuò)鏈劑二甘醇30克和催化劑辛酸亞錫10克，調(diào)整負(fù)壓50mmHg條件下，溫度110°C繼續(xù)反應(yīng)6小時(shí)，得到三羥甲基丙烷葵二酸改性聚氨酯；
[0044]2、三羥甲基丙烷混合酯的合成
[0045]將制備的三羥甲基丙烷葵二酸改性聚氨酯100克與蓖麻油酸20克、二乙醇胺12克和硼酸6克混合，負(fù)壓230mmHg高不間斷循環(huán)通入氮?dú)?，在溫?20°C，反應(yīng)5小時(shí)，然后將溫度調(diào)到120°C，停止通入氮?dú)?，?fù)壓30mmHg再反應(yīng)I?2小時(shí)，得到三羥甲基丙烷混合醋；
[0046]3、抗高溫高效環(huán)保全酯基鉆井潤(rùn)滑劑的合成
[0047]將制備的三羥甲基丙烷混合酯100克與硼化氨基酯15克混和，溫度110°C，再反應(yīng)3小時(shí)，降溫，過(guò)濾，得到淡黃色抗高溫高效環(huán)保全酯基鉆井潤(rùn)滑劑，產(chǎn)率90.5%。
[0048]廣品的各項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè):
[0049]1、6%淡水搬土漿扭矩降低率:92% (檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)>70% );
[0050]2、6%海水搬土漿扭矩降低率:84% (檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)>65% );
[0051]3、抗溫性能試驗(yàn):200