一種鉆井液用極壓減摩劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于油田鉆井工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種鉆井液用極壓減摩劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國(guó)內(nèi)鉆探開(kāi)發(fā)力度不斷增加，大位移井、大斜度井、水平井以及狗腿度較大的 深井越來(lái)越多，鉆井難度也越來(lái)越大，在鉆井過(guò)程中，常常出現(xiàn)套管?chē)?yán)重磨損的問(wèn)題。由此 誘發(fā)的套管磨蝕穿孔、套管抗擠壓強(qiáng)度和抗內(nèi)壓強(qiáng)度明顯降低等問(wèn)題嚴(yán)重影響油氣井的后 續(xù)完井測(cè)試作業(yè)，降低油氣井使用壽命，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致油氣井部分井段或整口油氣井報(bào) 廢?，F(xiàn)有的潤(rùn)滑劑有植物油、礦物油類(lèi)；石蠟、乙二醇聚乙二醇類(lèi)等。這些潤(rùn)滑劑存在一個(gè) 重要的缺陷：只能在低負(fù)荷下起作用，在高載荷條件(高溫、高壓、高密度、高鉆速）下抗磨及 潤(rùn)滑性能不理想，不能滿(mǎn)足深井、超深井鉆井、大位移井鉆井的需要。隨著國(guó)內(nèi)油田開(kāi)發(fā)逐 漸向深層地層、海相地層以及非常規(guī)地層領(lǐng)域拓展，鉆井的難度越來(lái)越大，水平井、大位移 井及超深井越來(lái)越多，粘附卡鉆現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，對(duì)鉆井液的潤(rùn)滑性、抗摩性要求越來(lái)越高， 迫切需要開(kāi)發(fā)出能夠抗磨性能好、同時(shí)又有優(yōu)良潤(rùn)滑性能的極壓潤(rùn)滑劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供了一種鉆井液用極壓減摩劑。兼具優(yōu)良抗摩性能和潤(rùn)滑性能的極壓減 摩劑，解決復(fù)雜地層鉆井中對(duì)鉆井液潤(rùn)滑性和抗摩性的要求，減少鉆具的磨損，提高鉆井液 體系的潤(rùn)滑性，提高鉆井速度，減少鉆井成本。
[0004] 本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：提供一種鉆井液用極壓減摩劑，由兩 種組分組成，基礎(chǔ)油和表面活性劑。 所述極壓減摩劑包含以下兩種組分，基礎(chǔ)油55%-70%、表面活性劑30%-45%，按質(zhì)量百 分比計(jì)。
[0005] 所述基礎(chǔ)油為柴油、生物柴油、白油、植物油、動(dòng)物油、礦物油中的一種或幾種的混 合物。
[0006] 所述表面活性劑為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、聚山梨酯中的一種或幾種的混合物。
[0007] 本發(fā)明所公開(kāi)的極壓減摩劑，其制備方法簡(jiǎn)單，原料易得，成本較低，具有良好的 抗溫性、抗磨性、潤(rùn)滑性和可承重性。
【具體實(shí)施方式】
[0008] 下面結(jié)合實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的工藝。
[0009] 實(shí)施例1 稱(chēng)取60g礦物油、20g十二烷基酰胺硼酸二乙醇胺酯、20g脂肪酸山梨酯于三口燒瓶 中，在機(jī)械攪拌器上以SOOrpm攪拌40min使液體攪拌均勻，即可得到極壓減摩劑。
[0010] 實(shí)施例2 稱(chēng)取30g白油、35g生物柴油、20g脂肪酸甘油酯、15g聚山梨酯于三口燒瓶中，在機(jī)械攪 拌器上以SOOrpm攪拌40min使液體攪拌均勻，即可得到極壓減摩劑。
[0011] 實(shí)施例3 稱(chēng)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燒瓶中，在機(jī)械 攪拌器上以SOOrpm攪拌40min使液體攪拌均勻，即可得到極壓減摩劑。
[0012] 實(shí)施例4 稱(chēng)取55g植物油、45g十二烷基酰胺硼酸二乙醇胺酯于三口燒瓶中，在機(jī)械攪拌器上以 800rpm攪拌40min使液體攪拌均勻，即可得到極壓減摩劑。
[0013] 實(shí)施例5 稱(chēng)取35g柴油、25g生物柴油、10g白油、30g脂肪酸甘油酯于三口燒瓶中，在機(jī)械攪拌 器上以SOOrpm攪拌40min使液體攪拌均勻，即可得到極壓減摩劑。
[0014] 實(shí)施例6 按照標(biāo)準(zhǔn)Q/SH 1170 060-2014中規(guī)定的方法測(cè)試以上實(shí)施例中產(chǎn)品的抗摩性能?？?摩性能用摩失量降低率來(lái)表征。具體操作步驟如下： 1)配制基漿 基楽配方：在l〇〇〇mL蒸饋水中依次加入1. 4g無(wú)水碳酸鈉、40. 0g鉆井液試驗(yàn)用鈉膨潤(rùn) 土，高速攪拌20min后，攪拌過(guò)程中應(yīng)停下兩次，用玻璃棒刮下粘附在攪拌杯上的膨潤(rùn)土， 室溫密閉養(yǎng)護(hù)24h。
[0015] 2)選取試驗(yàn)?zāi)ブ鶅芍痪幪?hào)為1#和2#備用，將兩只試驗(yàn)?zāi)ブ湃胧⒂蟹谐虨?60°C~90°C石油醚的器皿中，用脫脂棉除去試驗(yàn)?zāi)ブ砻嫖畚?，并連續(xù)清洗兩次。經(jīng)脫脂棉 處理的試驗(yàn)?zāi)ブ?，用無(wú)水乙醇浸泡約5min，取出試驗(yàn)?zāi)ブ?，用紗布擦干，用冷風(fēng)吹干(經(jīng)處理 后的試驗(yàn)?zāi)ブ豢捎檬种苯佑|摸，以免污染)包好，放入干燥器中干燥30min，稱(chēng)重（精確至 0.00018)得出1 1和1。2。
[0016] 3)把處理好的1#試驗(yàn)?zāi)ブ惭b好，用量筒取基漿200mL倒入測(cè)試盒中，使測(cè)試液 浸沒(méi)磨環(huán)下邊沿?？蛰d啟動(dòng)電機(jī)后開(kāi)始加砝碼，每只砝碼增加時(shí)間間隔5s，并輕輕下放，當(dāng) 砝碼質(zhì)量加到2kg后開(kāi)始計(jì)時(shí)，3min后關(guān)閉試驗(yàn)機(jī)。測(cè)定后將1 #試驗(yàn)?zāi)ブ碽步驟中的方 法處理并稱(chēng)重（精確至〇· 〇〇〇lg)得出吣。
[0017] 4)取基楽300mL，加入減磨劑試樣3. 0g，高速攪拌5min后取200mL倒入測(cè)試盒 中，把處理好的2#試驗(yàn)?zāi)ブ惭b好，按C步驟中的方法進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定后將2 #試驗(yàn)?zāi)ブ碽 步驟中方法處理并稱(chēng)重（精確至〇. 〇〇〇lg)得出M2。
[0018] 摩失量按公式（1)計(jì)算：
式中： --摩失量降低率，％ ; ，-試驗(yàn)前磨柱質(zhì)量，g ; --基漿中試驗(yàn)后磨柱質(zhì)量，g ; --基漿加入減摩劑試驗(yàn)后磨柱質(zhì)量，g。
[0019] 測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1: 表1摩失量降低率測(cè)試結(jié)果
實(shí)施例1-5的摩失量降低率均大于90%，而現(xiàn)在市場(chǎng)上使用的聚合醇的摩失量降低率 只有45%，結(jié)果表明該鉆井液用極壓減摩劑的抗摩性能優(yōu)良。
[0020] 實(shí)施例7 按照標(biāo)準(zhǔn)Q/SH 1170 060-2014中規(guī)定的方法測(cè)試實(shí)施例1-5中產(chǎn)品潤(rùn)滑性能，潤(rùn)滑性 能用潤(rùn)滑系數(shù)降低率來(lái)表征。具體操作步驟如下： 配制四份基楽，每份加入300mL蒸饋水、0. 6g無(wú)水碳酸鈉、15. 0g鉆井液試驗(yàn)用鈉膨 潤(rùn)土，在高速攪拌器上攪拌20min，攪拌過(guò)程中應(yīng)停下兩次，用玻璃棒刮下粘附在攪拌杯上 的膨潤(rùn)土，室溫密閉養(yǎng)護(hù)24h。取出其中兩份基漿加入減磨劑試樣3. 0g，然后將四份高攪 5min。在E-P極壓潤(rùn)滑儀上分別測(cè)定基漿及試樣漿的潤(rùn)滑系數(shù)，測(cè)定方法依據(jù)SY/T 6094 鉆井液用潤(rùn)滑劑評(píng)價(jià)程序（扭矩臂施加150psi壓力，保持轉(zhuǎn)速60r/min)，并公式（2)計(jì)算 潤(rùn)滑系數(shù)降低率。
[0021] 式中：
--潤(rùn)滑系數(shù)降低率，％ ; --基漿的潤(rùn)滑系數(shù)； --基漿加入減摩劑后的潤(rùn)滑系數(shù)。
[0022] 測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2: 表2潤(rùn)滑系數(shù)降低率測(cè)試結(jié)果
現(xiàn)在市場(chǎng)上用的聚合醉系效mK竿只另1Γ/。，[TU頭施例1-5的潤(rùn)滑系數(shù)降低率 均大于80%，從測(cè)試結(jié)果看出該極壓減摩劑有很好的潤(rùn)滑性。
[0023] 實(shí)施例8 承重能力是產(chǎn)品抗摩性能的一種檢測(cè)方法。按照以下步驟測(cè)試實(shí)施例1-5中產(chǎn)品的承 重能力： 將砝碼托盤(pán)放置在抗磨試驗(yàn)機(jī)增力倍數(shù)L處（L為28或30)，將極壓減磨劑加入到抗 磨試驗(yàn)機(jī)的油盒中，開(kāi)動(dòng)電機(jī)，在長(zhǎng)力臂端逐個(gè)添加砝碼(前三塊砝碼要慢慢放)，至油膜極 壓破裂及其發(fā)出刺耳的噪音，計(jì)算所加砝碼的總重量M。根據(jù)增加力倍數(shù)和砝碼總重量計(jì)算 極壓減摩劑的承重能力P，承重能力計(jì)算公式： P=MXL+20 (3) 式中： P--承重能力，Kg ; Μ--砝碼的總重量，Kg ; L--增加倍數(shù)； 20--初始?jí)毫?，Kg。
[0024] P值越大說(shuō)明極壓減摩劑油膜越厚，抗磨效果越好。
[0025] 測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3: 表3承重能力測(cè)試實(shí)驗(yàn)
測(cè)試結(jié)果表明實(shí)施例1-5的可承壓能力大于200Kg，優(yōu)于市場(chǎng)現(xiàn)用的聚合醇。
[0026] 實(shí)施例9 按照標(biāo)準(zhǔn)Q/SH 1170 060-2014中規(guī)定的方法測(cè)定實(shí)施例1-5中產(chǎn)品的耐溫性，具體步 驟如下： 配制6份基楽，每份加入300mL蒸饋水、0. 6g無(wú)水碳酸鈉、15. 0g鉆井液試驗(yàn)用鈉膨 潤(rùn)土，在高速攪拌器上攪拌20min，攪拌過(guò)程中應(yīng)停下兩次，用玻璃棒刮下粘附在攪拌杯上 的膨潤(rùn)土，室溫密閉養(yǎng)護(hù)24h。取出其中五份基漿加入減磨劑試樣3. 0g，然后將六份高攪 5min，加入到高溫老化釜內(nèi)用滾子加熱爐在150°C下老化16h。在E-P極壓潤(rùn)滑儀上分別測(cè) 定基漿及試樣漿的潤(rùn)滑系數(shù)，測(cè)定方法依據(jù)SY/T 6094鉆井液用潤(rùn)滑劑評(píng)價(jià)程序（扭矩臂 施加150psi壓力，保持轉(zhuǎn)速60r/min)，并用下列式計(jì)算潤(rùn)滑系數(shù)降低率。
[0027] 式中：
--潤(rùn)滑系數(shù)降低率，％ ; --基漿的潤(rùn)滑系數(shù)； --基漿加入減摩劑后的潤(rùn)滑系數(shù)。
[0028] 測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4: 表4 150°C熱滾老化16h后的潤(rùn)滑系數(shù)降低率_
測(cè)試結(jié)果與實(shí)施例7的結(jié)果有所下降，但下降的幅度很小，說(shuō)明該極壓減摩劑的耐溫 性能好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鉆井液用極壓減摩劑，其特征在于該極壓減摩劑由兩種組分組成，基礎(chǔ)油和表 面活性劑。2. 如權(quán)利要求1所述的鉆井液用極壓減摩劑，其特征在于基礎(chǔ)油含量：55% - 70%，表面 活性劑含量：30% - 45%，各組成按質(zhì)量百分比計(jì)。3. 如權(quán)利要求1所述的鉆井液用極壓減摩劑，其特征在于：所述基礎(chǔ)油為柴油、生物柴 油、白油、植物油、動(dòng)物油、礦物油中的一種或幾種的混合物。4. 如權(quán)利要求1所述的鉆井液用極壓減摩劑，其特征在于：所述表面活性劑為十二烷 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 梨酯中的一種或幾種的混合物。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鉆井液用極壓減摩劑。其特征在于該減摩劑由兩種組分組成，基礎(chǔ)油55%—70%，表面活性劑30%—45%，各組分按質(zhì)量百分比計(jì)。本發(fā)明公布的極壓減摩劑，具有良好的抗溫性、抗磨性和潤(rùn)滑性，可用于深井、大位移井及水平井的鉆井。
【IPC分類(lèi)】C09K8/035
【公開(kāi)號(hào)】CN105482786
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410474247
【發(fā)明人】徐冬梅, 袁俊秀, 封心領(lǐng), 逯貴廣
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油化工股份有限公司, 南化集團(tuán)研究院
【公開(kāi)日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2014年9月17日