專利名稱：：鉆井液潤滑劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鉆井液潤滑劑，尤其涉及一種用于深井、超深井、大斜度井、水平井和從式井鉆探過程中所需的高密度鉆井液潤滑劑。
背景技術(shù)：
：隨著國內(nèi)外油氣田勘探開發(fā)的不斷深入，深井、超深井鉆井?dāng)?shù)量不斷增加。深井、超深井不但油層埋藏深、鉆遇的地層復(fù)雜，而且井下溫度和壓力高、作業(yè)周期長，容易發(fā)生井噴、井塌、井漏等復(fù)雜情況。為了確保安全順利的鉆探和開采，深井、超深井鉆井液一般采用高密度高固相含量的泥漿，而此種高密度泥漿會對鉆井液流變性的調(diào)控和維護(hù)造成負(fù)面影響，很大程度上增加了鉆井液的流變阻力，導(dǎo)致鉆柱的旋轉(zhuǎn)阻力和起下鉆阻力大幅度提高。由于影響鉆探過程中鉆柱扭矩和阻力以及鉆具磨損的主要可控制因素是鉆井液的潤滑性能，因此鉆井液的潤滑性能對減少卡鉆等井下復(fù)雜情況，保證安全、快速鉆進(jìn)起著至關(guān)重要的作用。潤滑性能良好的鉆井液，能夠減小鉆具的扭矩、磨損和疲勞，延長鉆頭軸承的使用壽命，同時防止粘附卡鉆、減少泥包鉆頭，易于處理井下事故等。在鉆進(jìn)過程中，為了改善鉆井液的潤滑性能，減少扭矩和摩擦阻力，提高鉆速，延長鉆具的使用壽命，減少起下鉆次數(shù)，通常在鉆井液基漿中加入少量的潤滑劑，使鉆井液形成水包油型或油包水型泥漿，減少油水界面張力，并使鉆具表面形成一層潤滑膜，很好的降低摩阻系數(shù)，同時通過改善泥餅質(zhì)量來增強(qiáng)泥餅的潤滑性，從而提高鉆進(jìn)的速度和鉆具的使用壽命，防止卡鉆等事故的發(fā)生，縮短鉆井周期，減少鉆井費(fèi)用。淺井、中深井鉆探過程中，一般采用低固相含量低密度的鉆井液就能夠滿足使用要求，在此鉆井液基漿加入合適的普通泥漿潤滑劑，可以明顯降低鉆具的旋轉(zhuǎn)扭矩、降低摩擦阻力，從而有效延長鉆具的使用壽命。但是，在深井、超深井鉆探過程中，為了防止井噴等事故的發(fā)生，需要采用高密度鉆井液，即使加入性能優(yōu)良的普通潤滑劑也無法滿足鉆頭軸承和鉆具的潤滑要求，容易造成起下鉆困難，甚至發(fā)生粘附卡鉆和斷鉆具事故。為了防止4此類情況的發(fā)生，必須加入高密度鉆井液專用的潤滑劑改善鉆井液的潤滑性，以降低井壁與鉆具之間的摩擦，保證超深井鉆進(jìn)的順利進(jìn)行。關(guān)于鉆井液潤滑劑，國內(nèi)外期刊和專利有諸多報道，但是適用于深井、超深井鉆探過程中高密度鉆井液所需的潤滑劑沒有任何公開的技術(shù)文獻(xiàn)和專利。專利CN1367222A"鉆井液潤滑劑"公開的一種新型鉆井液潤滑劑，具有水溶性好、穩(wěn)定性強(qiáng)、抗溫性好、使用量低等特點。在密度為1.23克/厘米3的鉆井液基漿中加入4%該潤滑劑，摩擦系數(shù)由0.2773下降到0.0875。CN101157850"動植物油脂制備鉆井液用抗高溫潤滑劑"公開了利用動植物油脂制備鉆井液用抗高溫潤滑劑。該潤滑劑是深井鉆井、探井及各種復(fù)雜井施工過程中的高效潤滑劑。專利CN1743404"—種鉆井液潤滑添加劑及其制備方法"公開一種具有良好的潤滑減阻效果，并且抵抗鹽、鈣離子侵蝕的能力很強(qiáng)的鉆井液潤滑劑。在密度為1.05克/厘米3的鉆井液基漿中加入1^該潤滑齊U，鉆井液的摩擦系數(shù)由0.5以上下降到O.l左右。US5826669"DrillingFluidLossPreventionandLubricationAdditive"通過在鉆井液中加入充足的富有彈性的石墨顆粒，設(shè)計一種阻止或控制鉆井液濾失到微孔或破碎巖石中的潤滑劑，有效減小鉆探過程中起下鉆阻力和旋轉(zhuǎn)扭矩，降低鉆探過程中的套管磨損。US5837655"Purifiedparaffinsaslubricants,rateofpenetrationenhancers,andspottingfluidadditivesforwater-baseddrillingfluids"公開了——禾中無毒、可生物講解的高純度石蠟，用作水基鉆井液的潤滑劑和滲透劑。上述專利文獻(xiàn)均沒有提到在高密度鉆井液中的應(yīng)用情況。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中的鉆井液潤滑劑在高密度鉆井液中潤滑性能差的問題，提供一種新的鉆井液潤滑劑。該鉆井液潤滑劑用于水基鉆井液，在深井、超深井、水平井、大斜度井、定向井和從式井鉆探過程中，能夠大幅度提高高密度鉆井液的潤滑性能，在金屬鉆具表面以及井壁上形成一層牢固的吸附膜，有效降低鉆探過程中的扭矩和摩擦阻力，達(dá)到保護(hù)鉆具表面，延長鉆具使用壽命的目的。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種鉆井液潤滑劑，以重量百分比計包括以下組份a)135%的長鏈有機(jī)酸型油性劑；b)135%的合成酯型油性劑；C)0.18%的乳化劑；d)2590%的基礎(chǔ)油；其中合成酯型油性劑選自硬脂酸異辛酯、異硬脂酸丁酯、三羥甲基丙烷油酸酯、三羥甲基丙烷棕櫚仁酯、三羥甲基丙烷異辛酸酯、新戊二醇油酸酯、月硅酸甲酯或季戊四醇己酸酯中的至少一種。上述技術(shù)方案中，以重量百分比計，長鏈有機(jī)酸型油性劑的用量優(yōu)選范圍為530%，更優(yōu)選范圍為825%;合成酯型油性劑的用量優(yōu)選范圍為530%，更優(yōu)選范圍為825%;乳化劑的用量優(yōu)選范圍為0.57%，更優(yōu)選范圍15%;基礎(chǔ)油的用量優(yōu)選范圍3570%，更優(yōu)選范圍為4565%。所述長鏈有機(jī)酸型油性劑優(yōu)選方案為選自亞油酸、油酸、硬脂酸、二聚亞油酸、蓖麻醇酸或環(huán)垸酸中的至少一種。所述乳化劑優(yōu)選方案為選自脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、多元醇酯、硫酸酯鹽、磺酸鹽或磷酸酯鹽中的至少一種，其中脂肪醇聚氧乙烯醚優(yōu)選方案為選自C1()~C18的脂肪醇聚氧乙烯醚，垸基酚聚氧乙烯醚優(yōu)選方案為選自C8d6的垸基酚聚氧乙烯醚，脂肪酸聚氧乙烯醚優(yōu)選方案為選自Qd8的脂肪酸聚氧乙烯醚，多元醇酯優(yōu)選方案為選自失水山梨醇脂肪酸酯或失水山梨醇聚氧乙烯醚脂肪酸酯中的至少一種；硫酸酯鹽優(yōu)選方案為選自CK)ds的垸基醇硫酸酯鹽、C8d6的烷基醚硫酸酯鹽或硫酸化脂肪酸酯鹽中的至少一種；磺酸鹽優(yōu)選方案為選自烷基苯磺酸鹽、a—烯烴磺酸鹽或磺基琥珀酸二酯鹽中的至少一種。所述基礎(chǔ)油優(yōu)選方案為選自礦物型基礎(chǔ)油或植物型基礎(chǔ)油中的至少一種；其中所述礦物型基礎(chǔ)油優(yōu)選方案為選自柴油、汽油、航空煤油或白油中的至少一種，植物型基礎(chǔ)油優(yōu)選方案為選自蓖麻油、大豆油、花生油、菜籽油或棉子油中的至少一種。以重量百分比計，所述鉆井液潤滑劑優(yōu)選方案為還包括e)0.510%的防銹劑，其用量優(yōu)選范圍為28%。防銹劑優(yōu)選方案為選自醇胺、硼酸鹽或硼酸酯、脂肪酸醇胺或脂肪酸酰胺中的至少一種，其中所述醇胺型防銹劑優(yōu)選方案為選自單乙醇胺、三乙醇胺、一異丙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、二甘醇胺或2-氨基-2-甲基-l-丙醇中的至少一種，所述脂肪酸醇胺優(yōu)選方案為選自dod8的脂肪酸醇胺，所述脂肪酸酰胺優(yōu)選方案為選自d。ds的脂肪酸酰胺。以重量百分比計，所述鉆井液潤滑劑優(yōu)選方案為還包括f)0.010.5%的抗氧劑，其用量優(yōu)選范圍為0.050.3%。其中抗氧劑優(yōu)選方案為選自2,6—二叔丁基對甲酚、2，6—二叔丁基酚、4,4一亞甲基雙(2,6—二叔丁基酚)、N-苯基一ci一萘胺或二異辛基二苯胺中的至少一種。本發(fā)明鉆井液潤滑劑的制備方法如下將基礎(chǔ)油泵入調(diào)合釜，開動攪拌器和加熱開關(guān)，待油品加熱至3(rC6(TC時依次加入所需量的長鏈有機(jī)酸型油性劑、合成酯型油性劑、乳6化劑、防銹劑、抗氧劑，在30'C6(TC繼續(xù)保溫攪拌0.510小時即得到黃棕色透明液體。將該液體按0.1-10重量％比例加入高密度鉆井液后即可使用。本發(fā)明鉆井液潤滑劑，由于充分利用了長鏈有機(jī)酸型油性劑、合成酯型油性劑、乳化劑的協(xié)同作用，不僅能滿足低密度鉆井液潤滑性能的要求，而且還能夠顯著改善高密度鉆井液的潤滑性能，能夠在鉆具、井壁、加重材料顆粒等摩擦副表面形成牢固的吸附膜，這種吸附膜有利于降低井壁與鉆具之間的摩擦阻力，可以有效降低鉆具的旋轉(zhuǎn)扭矩和起下鉆阻力，減少對鉆頭、鉆桿和鉆鋌的磨損，而對鉆井液的其他性能，如密度、粘度、濾失量、剪切力沒有影響。采用本發(fā)明的鉆井液潤滑劑，可使高密度鉆井液的粘附系數(shù)下降50%，摩擦系數(shù)減少35%以上，取得了較好的技術(shù)效果。下面通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。具體實施例方式實施例1~15將基礎(chǔ)油泵入調(diào)合釜，開動攪拌器和加熱開關(guān)，待油品加熱至4crc時依次加入各組份，在4(TC繼續(xù)保溫攪拌2小時即得到黃棕色透明液體。鉆井液潤滑劑中各組份及其含量見表1。表1中，EmulgenM，脂肪醇聚氧乙烯醚，Clariant公司M0A-7，聚氧乙烯脂肪醇醚，浙江黃馬化工公司MOA-5，聚氧乙烯脂肪醇醚，浙江黃馬化工公司MOA-3，聚氧乙烯脂肪醇醚，浙江黃馬化工公司T501:2，6-二叔丁基對甲酚T502:2,6-二叔丁基酚T53hN—苯基一a萘胺NP-IO，壬基酚聚氧乙烯醚10，邢臺市助劑廠OP-IO，聚氧乙烯仲辛酚醚-10，旅順化工廠COA070，脂肪酸聚氧乙烯醚，Clariant公司<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實施例16配制密度為2.4克/厘米3的鉆井液基漿，按照不同濃度加入實施例1配制的鉆井液潤滑劑，測定其摩擦系數(shù)和粘附系數(shù)，結(jié)果如表2所示。表2重量百分比濃度％00.10.51.02.03.0摩擦系數(shù)0.310.290.280.220,200.19粘附系數(shù)0.250,220.200.120.100,09由表2可知，鉆井液潤滑劑的加入，能夠顯著降低鉆井液的摩擦系數(shù)和粘附系數(shù)，有效改善了鉆井液的潤滑性能。實驗例17將實施例1~15配制得到的鉆井液潤滑劑，依次加入到密度為2.4克/厘米3的鉆井液基漿中，加入的重量百分比濃度為1%。分別量取400毫升鉆井液基漿以及加入潤滑劑后的鉆井液，裝入老化罐，15(TC條件下在滾子加熱爐中熱滾16小時，冷卻后分別測定其密度、失水量、粘附系數(shù)以及摩擦系數(shù)，測試結(jié)果見表3。表3潤滑劑來源密度(克/厘米3)失水量(毫升/30分鐘)粘附系數(shù)摩擦系數(shù)基漿2.415.00.250.31實施例12.417.00.120.22實施例22.418.00.130.23實施例32.419.00.120.23實施例42.418.50,130,21實施例52.419.00.140.22實施例62.418.00.130.23實施例72.407.50.150,24實施例82.418.00.130.21實施例92.408.30.120.23實施例102.417.50.140.24實施例112.417.50.130.22實施例122.418.00.120.23實施例132.406.50.130.23實施例142.407.00,140,24實施例152.418.00.130.239由表3可知，加入本發(fā)明鉆井液潤滑劑后，對鉆井液的密度、失水量幾乎沒有影響。與此同時，卻能夠大幅度改善高密度鉆井液基漿的潤滑性能，其粘附系數(shù)下降50%，摩擦系數(shù)減少35%以上。權(quán)利要求1、一種鉆井液潤滑劑，以重量百分比計包括以下組份a)1～35％的長鏈有機(jī)酸型油性劑；b)1～35％的合成酯型油性劑；c)0.1～8％的乳化劑；d)25～90％的基礎(chǔ)油；其中合成酯型油性劑選自硬脂酸異辛酯、異硬脂酸丁酯、三羥甲基丙烷油酸酯、三羥甲基丙烷棕櫚仁酯、三羥甲基丙烷異辛酸酯、新戊二醇油酸酯、月硅酸甲酯或季戊四醇己酸酯中的至少一種。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液潤滑劑，其特征在于以重量百分比計，a)長鏈有機(jī)酸型油性劑的用量范圍為530%;b)合成酯型油性劑的用量范圍為530%;c)乳化劑的用量范圍為0.57%;d)基礎(chǔ)油的用量范圍為3570%。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉆井液潤滑劑，其特征在于以重量百分比計，a)長鏈有機(jī)酸型油性劑的用量范圍為825%;b)合成酯型油性劑的用量范圍為825%;c)乳化劑的用量范圍為15%;d)基礎(chǔ)油的用量范圍為4565%。4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的鉆井液潤滑劑，其特征在于所述長鏈有機(jī)酸型油性劑選自亞油酸、油酸、硬脂酸、二聚亞油酸、蓖麻醇酸或環(huán)烷酸中的至少一種；所述乳化劑選自脂肪醇聚氧乙烯醚、垸基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、多元醇酯、硫酸酯鹽、磺酸鹽或磷酸酯鹽中的至少一種；所述基礎(chǔ)油選自礦物型基礎(chǔ)油或植物型基礎(chǔ)油中的至少一種。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉆井液潤滑劑，其特征在于脂肪醇聚氧乙烯醚選自C1Q~C18的脂肪醇聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚選自C8d6的垸基酚聚氧乙烯醚，脂肪酸聚氧乙烯醚選自C8d8的脂肪酸聚氧乙烯醚，多元醇酯選自失水山梨醇脂肪酸酯或失水山梨醇聚氧乙烯醚脂肪酸酯中的至少一種；硫酸酯鹽選自C1()~C18的烷基醇硫酸酯鹽、Csd8的烷基醚硫酸酯鹽或硫酸化脂肪酸酯鹽中的至少一種；磺酸鹽選自烷基苯磺酸鹽、a—烯烴磺酸鹽或磺基琥珀酸二酯鹽中的至少一種；所述礦物型基礎(chǔ)油選自柴油、汽油、航空煤油或白油中的至少一種；植物型基礎(chǔ)油選自蓖麻油、大豆油、花生油、菜籽油或棉子油中的至少一種。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液潤滑劑，其特征在于以重量百分比計，所述鉆井液潤滑劑中還包括e)0.510%的防銹劑，其中防銹劑選自醇胺、硼酸鹽或硼酸酯、脂肪酸醇胺或脂肪酸酰胺中的至少一種。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆井液潤滑劑，其特征在于以重量百分比計，防銹劑的用量范圍為28%;所述醇胺型防銹劑選自單乙醇胺、三乙醇胺、一異丙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、二甘醇胺或2-氨基-2-甲基-l-丙醇中的至少一種，所述脂肪酸醇胺選自C1()~C18的脂肪酸醇胺，所述脂肪酸酰胺選自Cu)d8的脂肪酸酰胺。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液潤滑劑，其特征在于以重量百分比計，所述鉆井液潤滑劑中還包括f)0.010.5%的抗氧齊!]，其中抗氧劑選自2，6—二叔丁基對甲酚、2,6—二叔丁基酚、4,4一亞甲基雙(2，6—二叔丁基酚)、N-苯基一ct一萘胺或二異辛基二苯胺中的至少一種。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的鉆井液潤滑劑，其特征在于以重量百分比計，抗氧劑的用量范圍為0.050.3%。全文摘要本發(fā)明涉及一種鉆井液潤滑劑，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中的鉆井液潤滑劑在高密度鉆井液中潤滑性能差的問題。本發(fā)明通過采用以重量百分比計包括以下組份a)1～35％的長鏈有機(jī)酸型油性劑；b)1～35％的合成酯型油性劑；c)0.1～8％的乳化劑；d)25～90％的基礎(chǔ)油；其中合成酯型油性劑選自硬脂酸異辛酯、異硬脂酸丁酯、三羥甲基丙烷油酸酯、三羥甲基丙烷棕櫚仁酯、三羥甲基丙烷異辛酸酯、新戊二醇油酸酯、月硅酸甲酯或季戊四醇己酸酯中的至少一種的技術(shù)方案較好地解決了該問題，可用于鉆井液潤滑劑的工業(yè)生產(chǎn)中。文檔編號C09K8/02GK101486896SQ20081020457公開日2009年7月22日申請日期2008年12月15日優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日發(fā)明者傅樹琴,馮軍勇,曾擁軍,明朱,偉謝申請人:中國石油化工股份有限公司