水基鑽井液用的泥餅粘附潤滑劑的製作方法

2023-09-09 18:16:45

水基鑽井液用的泥餅粘附潤滑劑的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種水基鑽井液用的泥餅粘附潤滑劑，包含0.1～15wt%的泥餅粘附潤滑改善劑、0～4wt%的三乙醇胺、0.01～20wt%的表面活性劑和餘量油；其中，所述泥餅粘附潤滑改善劑的化學式為：(RCO2)xM或(RCO2)x-y(OH)yM式中R為C8～C20的飽和直鏈或支鏈烷基，或者為C8～C20的不飽和直鏈或支鏈烷基；M為+2價、+3價或+4價的金屬離子；x=2～4，y=0～2，且x>y；所述表面活性劑的HLB>8；所述油為礦物油、植物油、廢機油、經植物油改性的油或回收的地溝油。該水基鑽井液用的泥餅粘附潤滑劑具有非常好的泥餅粘附潤滑能力，泥餅粘附潤滑係數降低率可達70%以上。
【專利說明】水基鑽井液用的泥餅粘附潤滑劑
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油、天然氣鑽井作業領域，特別是涉及一種水基鑽井液用的泥餅粘附潤滑劑。
【背景技術】
[0002]在鑽井作業中，因摩擦而損失的能量佔各種機動設備產生總能量的70%，如此大的能量損失足以制約著定向井、水平井和大位移井的工程成敗，因此，降低摩擦損耗對鑽井工程具有重要意義。目前降低摩擦損耗最常見的方法是向鑽井液中添加潤滑劑。
[0003]按照鑽井過程中的潤滑機理和潤滑部位可將潤滑劑分為四類:第一類是降低鑽具與套管之間摩擦的極壓潤滑劑，它通常是含有S、P、N、B、O、Cl等元素的物質，在極壓條件下，可在鑽具和套管的金屬表面發生化學反應，形成一層緻密、抗極壓且具有降低摩阻性質的化學膜，進而降低鑽具與套管之間的摩擦；第二類是降低鑽具與裸眼井壁之間摩擦，防止壓差卡鑽的泥餅粘附潤滑劑，它是通過改善泥餅質量，提高泥餅的油滑性，進而降低鑽具與井壁之間的摩擦；第三類是在鑽具和套管之間存在的微球或具有層間滑動性質的石墨類物質，其可將鑽具與套管之間的幹摩擦轉變為滾動摩擦或滑動摩擦；第四類是流體減阻劑，它通常是一種高分子聚合物，依靠自身的粘彈性來抑制鑽井液流體因湍流而產生的徑向能量耗散，進而降低鑽井液流體的摩阻，減少鑽井液流體壓降損失，最終實現降低鑽井液泵送壓力的目的。相對於其它三種潤滑劑，泥餅粘附潤滑劑的長處在於它能更好的預防和降低壓差卡鑽，確保井下安全，並對降低鑽具扭矩、提高鑽速也有著非常大的貢獻。
[0004]目前，在泥餅粘附潤滑的研究方面有著非常大的缺陷和不足。泥餅粘附潤滑劑發展的初期，主要是直接採用原油作為鑽井液潤滑劑。發展到現在，直接採用原油的方式已被淘汰，取而代之的主要是浙青類和乳化礦物油或動植物油類。由於環保的需要，浙青類潤滑劑用量越來越少。由於乳化油類不能在泥餅形成有效吸附，使泥餅粘附潤滑能力難以達到要求。極壓潤滑劑，主`要也是添加乳化劑和極壓添加劑的油類產品，雖然在極壓潤滑方面已經做到了極致，但其在泥餅粘附潤滑性同上面提到的乳化油類一樣，不能在泥餅上有效的吸附，使泥餅粘附潤滑能力達不到要求。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是提供一種水基鑽井液用的泥餅粘附潤滑劑，解決目前鑽井液潤滑劑泥餅粘附潤滑能力差的問題。
[0006]一種水基鑽井液用的泥餅粘附潤滑劑，由以下按質量分數計的組分製得:
[0007]
【權利要求】
1.一種水基鑽井液用的泥餅粘附潤滑劑，其特徵在於由以下按質量分數計的組分製得:
2.如權利要求1所述的泥餅粘附潤滑劑，其特徵在於:所述M為Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Cu2+、Zn2+、Co2+、Mn2+、Ni2+、Pb2+、Cr3+、Al3+、Fe3+、Zr4+ 或 Ti4+。
3.如權利要求1所述的泥餅粘附潤滑劑，其特徵在於:所述三乙醇胺的質量分數為0.01 ~1%。
4.如權利要求1所述的泥餅粘附潤滑劑，其特徵在於:所述多乙烯多胺為二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。
5.如權利要求1所述的泥餅粘附潤滑劑，其特徵在於:所述表面活性劑為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑或者其中任意兩種或兩種以上表面活性劑以任意比混合的產物。
6.如權利要求5所述的泥餅粘附潤滑劑，其特徵在於:所述陰離子表面活性劑的結構式為:
(R-X) (Y)n 式中R為C8~C2tl的飽和或不飽和的直鏈或支鏈烷基；
X 為 C6H4SO3' -O-SO3' SO3' CO2-或-0-P0廣； Y為H+、NH4+、質子化的三烷基胺、季銨離子或鹼金屬陽離子；
當 X 為 C6H4SO3' -O-SO3' S03_ 或 C02_ 時，n=l ; 當X為-0-P0廣時，n=2 ； 所述陽離子表面活性劑為C8~C2tl的飽和或不飽和的直鏈或支鏈烷基取代的季銨鹽或銨鹽表面活性劑； 所述非離子表面活性劑為C8~C2tl的飽和或不飽和烷基醇聚氧乙烯醚、C8~C2tl的飽和或不飽和烷基酚聚氧乙烯醚、Span系列非離子表面活性劑或Tween系列非離子表面活性劑。
7.如權利要求1所述的泥餅粘附潤滑劑，其特徵在於:所述泥餅粘附潤滑改善劑為硬質Ife招。
8.如權利要求7所述的泥餅粘附潤滑劑，其特徵在於:所述硬質酸鋁的質量分數為I ~10%。
9.如權利要求1所述的泥餅粘附潤滑劑，其特徵在於:所述礦物油為白油、煤油、柴油或原油；所述植物油為花生油、大豆油、玉米油、菜籽油、蓖麻油、棕櫚油、橄欖油或棉籽油。
10.如權利要求9 所述的泥餅粘附潤滑劑，其特徵在於:所述白油的沸點高於120°C。
【文檔編號】C09K8/035GK103865498SQ201410130863
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年4月2日 優先權日:2014年4月2日
【發明者】解洪祥, 王緒美, 趙福祥, 張恩平, 尹靜, 劉彥妹, 周振良, 左鳳江, 田野, 賈東民, 賈利軍, 李洪俊, 虞海法 申請人:中國石油集團渤海鑽探工程有限公司