一種廢棄植物油鉆井液潤(rùn)滑劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種廢棄植物油鉆井液潤(rùn)滑劑及其制備方法，該廢棄植物油鉆井液潤(rùn)滑劑包括如下重量份配比的原料：廢棄植物油70～80、低級(jí)醇類10～20、表面活性劑1～5、抗高溫處理劑1～5。其制備方法方法按如下步驟進(jìn)行：a.原料預(yù)處理：取廢棄植物油除去雜質(zhì)；b.酯化轉(zhuǎn)換：將低級(jí)醇類和a步驟經(jīng)預(yù)處理的廢棄植物油加入或不加入催化劑置于反應(yīng)器中，進(jìn)行酯化反應(yīng)或酯交換反應(yīng)，反應(yīng)溫度為60～120℃，反應(yīng)時(shí)間3～8h；c.產(chǎn)物精制及分離：將b步驟經(jīng)酯化轉(zhuǎn)換的產(chǎn)物先進(jìn)行沉降、分離，再進(jìn)行精餾，得精制產(chǎn)品；d.性能改進(jìn)：加入表面活性劑和抗高溫處理劑，得產(chǎn)品。
【專利說(shuō)明】一種廢棄植物油鉆井液潤(rùn)滑劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于油氣井工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種廢棄植物油鉆井液潤(rùn)滑劑及其制 備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鉆井摩阻，又稱鉆井摩阻力，是指鉆井過(guò)程中鉆井管柱與井壁之間的摩擦阻力，主 要由鉆柱的軸向摩擦力及周向的摩擦扭矩所組成。在鉆井過(guò)程中，用金剛石鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，要 求鉆具高轉(zhuǎn)速，鉆具和井壁之間的環(huán)狀間隙很小，繩索取心鉆進(jìn)時(shí)也是如此。因?yàn)殂@具高轉(zhuǎn) 速回轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的阻力是很大的。特別是定向鉆進(jìn)時(shí)，由于井身的彎曲度較大，起下鉆具時(shí)， 鉆具經(jīng)常與井壁接觸，摩擦阻力加大，容易形成鍵槽。用高密度鉆井液鉆進(jìn)時(shí)，由于固相含 量高，流動(dòng)阻力大，鉆具與泥餅間摩阻增大，會(huì)嚴(yán)重影響鉆進(jìn)速度，增加鉆井成本，嚴(yán)重的會(huì) 導(dǎo)致卡鉆事故的發(fā)生。
[0003] 隨著石油工業(yè)的迅速發(fā)展，油田勘探與開發(fā)的難度越來(lái)越大，鉆井工藝越來(lái)越復(fù) 雜，井眼軌跡越來(lái)越難以控制。尤其是近年來(lái)定向井、水平井鉆井技術(shù)的大面積推廣應(yīng)用， 使得鉆具與井壁間的接觸面積越來(lái)越大，鉆井過(guò)程中的摩阻增加得更大。影響定向井、水平 井鉆井工藝的摩阻因素有10多種，但主要取決于鉆具和井壁間的接觸面積。因此鉆井過(guò)程 中可通過(guò)兩種途徑降低摩阻。首先，盡量減少鉆具和井壁間的接觸面積；其次，通過(guò)添加合 適的潤(rùn)滑劑來(lái)改善鉆井液的潤(rùn)滑性能。顯然，在定向井和水平井中減少鉆具和井壁間的接 觸面積是不可能的，因此添加鉆井液潤(rùn)滑劑是解決定向井、水平井鉆井工藝中摩阻問題的 有效途徑之一。
[0004] 鉆井液潤(rùn)滑劑除了主要提高鉆具的壽命及其工作指標(biāo)外，還應(yīng)不影響對(duì)地層資料 的分析和評(píng)價(jià)，即潤(rùn)滑劑應(yīng)具有低熒光或無(wú)熒光性質(zhì)。因此，潤(rùn)滑劑基礎(chǔ)材料的選擇應(yīng)注意 盡量不用含苯環(huán)的有機(jī)物質(zhì)，而原油，尤其是重餾分、釜?dú)埼铩⒄闱嗟?，因含熒光物質(zhì)較多， 也應(yīng)盡量少用。選用或研制潤(rùn)滑劑既要考慮直接成本問題，更要考慮環(huán)境保護(hù)和油氣層保 護(hù)問題。利用油脂工業(yè)下腳料進(jìn)行精細(xì)化工合成是鉆井液潤(rùn)滑劑的發(fā)展方向。
[0005] 目前常用的鉆井液潤(rùn)滑劑的種類繁多，大致可分為固體和液體兩大類。
[0006] 1、固體潤(rùn)滑劑
[0007] 主要產(chǎn)品：塑料小球、玻璃小球、石墨等
[0008] 優(yōu)點(diǎn)：將鉆桿與井壁間的滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)為滾動(dòng)摩擦
[0009] 缺點(diǎn)：（1)受顆粒大小的限制，易被固控設(shè)備清除；
[0010] (2)在鉆桿的擠壓或拍打下，有破壞、變形的可能；
[0011] (3)冷卻鉆具的性能較差，不適合在高轉(zhuǎn)速條件下使用。
[0012] 2、礦物油潤(rùn)滑劑
[0013] 主要成分：原油、柴油或白油
[0014] 優(yōu)點(diǎn)：潤(rùn)滑性能較好
[0015] 缺點(diǎn)：含有芳烴、閃點(diǎn)低、難降解，在生產(chǎn)和使用過(guò)程中存在環(huán)境污染和安全隱患。
[0016] 3、表面活性劑類潤(rùn)滑劑
[0017] 主要成分：表面活性劑的水溶液
[0018] 優(yōu)點(diǎn)：形成水包油的乳化鉆井液，降低鉆井液的表面張力；
[0019] 缺點(diǎn)：（1)要配合油類產(chǎn)品才可使用；
[0020] (2)潤(rùn)滑性能較差；
[0021] (3)難降解，存在環(huán)境污染和安全隱患。
[0022] 與礦物油型潤(rùn)滑劑相比較，植物油鉆井液潤(rùn)滑劑具有良好的可生物降解性能、無(wú) 毒無(wú)害、可再生的特點(diǎn)，同時(shí)不受石油資源危機(jī)的影響，再次受到了人們的重視。目前，在部 分發(fā)達(dá)國(guó)家植物油型潤(rùn)滑劑已廣泛地應(yīng)用于舷外二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)油、鏈鋸油、液壓油、潤(rùn)滑脂 和金屬加工用油等，其用量接近于潤(rùn)滑劑總量的10%?15%。作為潤(rùn)滑劑已在美國(guó)路易斯安 那州沿海的定向斜井中取得了很好的使用效果。在沿海某口井鉆進(jìn)時(shí)，在91. 44m井深處鉆 桿接頭被完全卡住，當(dāng)加入一種叫做Lu-brikeen的無(wú)毒、可生物降解的潤(rùn)滑劑后，摩阻力 由33975kg降到2265kg，順利地鉆達(dá)4358. 64m完鉆。
[0023] 發(fā)明目的
[0024] 本發(fā)明提供一種廢棄植物油鉆井液潤(rùn)滑劑，以廢棄的植物油脂為原料，與相對(duì)分 子量較小的醇類進(jìn)行酯化反應(yīng)或者酯交換反應(yīng)生成長(zhǎng)鏈的脂肪酸酯。制得的產(chǎn)品與其它鉆 井液處理劑配伍性好、抗溫能力強(qiáng)、潤(rùn)滑性好，可有效降低鉆井過(guò)程中的摩阻和扭矩，減少 卡鉆等井下復(fù)雜事故的發(fā)生；同時(shí)該產(chǎn)品不含芳香烴和不飽和雙鍵，無(wú)熒光，不影響鉆井過(guò) 程中地質(zhì)資料的錄?。粚?duì)生物無(wú)毒或低毒，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0025] 本發(fā)明提供一種能顯著提高鉆井液潤(rùn)滑性能的廢棄植物油鉆井液潤(rùn)滑劑：
[0026] 包括如下重量份配比的原料：廢棄植物油70?80、低級(jí)醇10?20、表面活性劑 1?5、抗高溫處理劑1?5。
[0027] 所述的廢棄植物油鉆井液潤(rùn)滑劑還包括1?5重量份的催化劑。
[0028] 所述廢棄植物油包括花生油、椰子油、大豆油、菜籽油、葵花子油、玉米油、棕櫚油、 亞麻油、蓖麻油、棉籽油、米糠油、橄欖油、芝麻油等或其混合物。
[0029] 所述低級(jí)醇類為1-6個(gè)碳原子的醇類，優(yōu)選1-3個(gè)碳原子的醇類，選自甲醇、乙醇、 丙醇、異丙醇或其混合物。
[0030] 本發(fā)明還提供鉆井液潤(rùn)滑劑的制備方法，包括下列步驟
[0031] (1)原料預(yù)處理步驟：除去廢棄植物油中的雜質(zhì)；
[0032] (2)酯化轉(zhuǎn)換步驟：通過(guò)酯化反應(yīng)或者酯交換反應(yīng)制備，反應(yīng)溫度為60?120°C， 反應(yīng)時(shí)間3?8h ;
[0033] (3)產(chǎn)物精制及分離步驟：產(chǎn)物經(jīng)沉降、分離后，再經(jīng)精餾法精制產(chǎn)品；
[0034] (4)性能改進(jìn)步驟：加入表面活性劑和抗高溫處理劑處理。
[0035] 所述原料預(yù)處理步驟，用離心方法除去雜質(zhì)。
[0036] 所述酯化反應(yīng)為：
[0037]

【權(quán)利要求】
1. 一種鉆井液潤(rùn)滑劑，其特征在于包括如下重量份配比的原料： 廢棄植物油70?80、低級(jí)醇類10?20、表面活性劑1?5、抗高溫處理劑1?5。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種鉆井液潤(rùn)滑劑，其特征在于所述的原料還包括1?5重量 份的催化劑。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種鉆井液潤(rùn)滑劑，其特征在于所述的廢棄植物油是廢棄的花 生油、椰子油、大豆油、菜籽油、向日葵油、玉米油、棕櫚油、椰子油、蓖麻油、棉油、紅花油及 其混合物。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種鉆井液潤(rùn)滑劑，其特征在于所述的低級(jí)醇類為1-6個(gè)碳原 子的醇類。
5. 如權(quán)利要求1或4所述的一種鉆井液潤(rùn)滑劑，其特征在于所述的低級(jí)醇類是甲醇、乙 醇、丙醇、異丙醇或其混合物。
6. 用權(quán)利要求1所述的原料制備鉆井液潤(rùn)滑劑的方法，其特征在于，該方法按如下步 驟進(jìn)行： a. 原料預(yù)處理：取廢棄植物油除去雜質(zhì)； b. 酯化轉(zhuǎn)換：將低級(jí)醇類和a步驟經(jīng)預(yù)處理的廢棄植物油加入或不加入催化劑置于反 應(yīng)器中，進(jìn)行酯化反應(yīng)或酯交換反應(yīng)，反應(yīng)溫度為60?120°C，反應(yīng)時(shí)間3?8h ; c. 產(chǎn)物精制及分離：將b步驟經(jīng)酯化轉(zhuǎn)換的產(chǎn)物先進(jìn)行沉降、分離，再進(jìn)行精餾，得精 制廣品； d. 性能改進(jìn)：加入表面活性劑和抗高溫處理劑，得產(chǎn)品。
7. 如權(quán)利要求6所述的制備鉆井液潤(rùn)滑劑的方法，其特征在于，所述原料預(yù)處理步驟 中，用離心的方法除去雜質(zhì)。
8. 如權(quán)利要求7所述的制備鉆井液潤(rùn)滑劑的方法，其特征在于，所述酯化轉(zhuǎn)換步驟中， 加入催化劑。
9. 如權(quán)利要求8所述的制備鉆井液潤(rùn)滑劑的方法，其特征在于，所述酯化轉(zhuǎn)換步驟中， 加入催化劑為對(duì)甲基苯磺酸。
【文檔編號(hào)】C09K8/035GK104371674SQ201310275921
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月3日
【發(fā)明者】郭祥鵑, 呂振華, 嚴(yán)波, 孫慶林, 祁亞男, 李蕾, 楊華, 成效華 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工集團(tuán)公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工程技術(shù)公司