CN103725267A - 钻井液用抗高温润滑剂的制备及使用方法 - Google Patents

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杨俊贞
马运庆
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Abstract

本发明公开了一种钻井液用抗高温润滑剂的制备方法，各组分以重量份数计，包括以下步骤：1）在搅拌下，向反应釜中依次加入100-120份废弃动植物油脂、8-12份三乙醇胺和2-5份浓硫酸，在120～140℃反应3～5h；2）将反应后的产物冷却到60-80℃，向继续搅拌的反应釜中加入20～50份脂肪酸甲酯和20～50份白油，搅拌1-2h；3）向搅拌着的反应釜中加入3～10份二硫化钼，搅拌1-3h；4）冷却到常温，制得所述钻井液用抗高温润滑剂。该润滑剂兼具高效润滑和抗高温的特点，在190℃滚动16h后其润滑系数下降率仍然可达到50%以上，满足深井、超深井的润滑需求。

Description

钻井液用抗高温润滑剂的制备及使用方法
技术领域
本发明涉及石油天然气钻井领域，特别是涉及一种钻井液用抗高温润滑剂的制备及使用方法。
背景技术
钻井液的润滑防卡问题是钻井工程，特别是深井、超深井、水平井等复杂井钻井过程中经常遇到的技术难题。深井、超深井不但油藏埋藏深，而且井下温度和压力高、作业时间长，容易发生井塌、井漏、溢流等复杂情况。为了平衡地层压力，通常采用高密度高固相含量的泥浆，而此种高密度泥浆会增加钻井液流变阻力，导致钻柱的旋转阻力和起下钻阻力大幅度提高。
为了改善钻井液的润滑性能、减小扭矩和摩擦阻力、提高钻速和延长钻具的使用寿命。通常在钻井液中加入润滑剂，使润滑剂在钻具表面形成一层油膜，很好地降低泥浆和钻具的摩擦，同时通过改善泥饼质量来增强泥浆的润滑性，从而提高钻进速度，防止卡钻事故的发生。但是在深井、超深井中，井底处于高温状态，普通润滑剂会大大降低或失去润滑效果，无法满足钻头轴承和钻具的润滑要求。
发明内容
本发明的一个目的是针对以上现有技术的不足，提供一种钻井液用抗高温润滑剂的制备方法。
本发明的另一个目的是提供一种上述钻井液用抗高温润滑剂的使用方法。
为此，本发明的技术方案如下：
一种钻井液用抗高温润滑剂的制备方法，各组分以重量份数计，包括以下步骤：
1）在搅拌下，向反应釜中依次加入100-120份废弃动植物油脂、8-12份三乙醇胺和2-5份浓硫酸，在120～140℃反应3～5h；
2）将反应后的产物冷却到60-80℃，向继续搅拌的反应釜中加入20～50份脂肪酸甲酯和20～50份白油，搅拌1-2h；
3）向搅拌着的反应釜中加入3～10份二硫化钼，搅拌1-3h；
4）冷却到常温，制得所述钻井液用抗高温润滑剂。
其中所述脂肪酸甲酯的分子式中含12-22个碳。所述的白油为3号白油或5号白油。所述废弃动物油脂为100份，三乙醇胺为8份，浓硫酸为2份，脂肪酸甲酯为20份，白油为50份，二硫化钼为3份。
步骤1）的反应温度为120℃，时间为3h。
在用量为钻井液体积的0.5-3%，对密度为1.8-2.2g/cm3的高密度泥浆，其润滑系数下降率可达到50%以上。该润滑剂在具有高效润滑的基础上具有抗高温的特点，在190℃滚动16h后其润滑系数下降率仍然可达到50%以上，满足深井、超深井的润滑需求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的钻井液用抗高温润滑剂的制备方法进行详细说明。
本发明中使用的废弃动植物油脂的来源有三个：一是下水道中的油腻漂浮物或者宾馆、酒楼的剩饭、剩菜经过简单加工后提炼出来的油；二是劣质猪肉、猪内脏、猪皮加工提炼后的油；三是油炸食品时使用次数超过规定的油。
以下实施例中，使用的各物质的份数均为重量份。
实施例1
1）在搅拌下，向反应釜中依次加入100份废弃动植物油脂、8份三乙醇胺和2份浓硫酸，在120℃反应3h；
2）将反应后的产物冷却到60℃，向继续搅拌的反应釜中加入20份脂肪酸甲酯和50份白油，搅拌1h；
3）向搅拌着的反应釜中加入3份二硫化钼，搅拌1h；
4）冷却到常温，制得所述钻井液用抗高温润滑剂。
实施例2
1）在搅拌下，向反应釜中依次加入120份废弃动植物油脂、12份三乙醇胺和5份浓硫酸，在140℃反应3h；
2）将反应后的产物冷却到80℃，向继续搅拌的反应釜中加入50份脂肪酸甲酯和50份白油，搅拌2h；
3）向搅拌着的反应釜中加入10份二硫化钼，搅拌3h；
4）冷却到常温，制得所述钻井液用抗高温润滑剂。
实施例3
1）在搅拌下，向反应釜中依次加入110份废弃动植物油脂、10份三乙醇胺和3份浓硫酸，在125℃反应4h；
2）将反应后的产物冷却到70℃，向继续搅拌的反应釜中加入50份脂肪酸甲酯和20份白油，搅拌2h；
3）向搅拌着的反应釜中加入5份二硫化钼，搅拌2h；
4）冷却到常温，制得所述钻井液用抗高温润滑剂。
本发明的方法制得的钻井液用抗高温润滑剂的使用方法为：将基于钻井液体积0.5～3％的该润滑剂加入到已配好的密度为1.8-2.0g/cm3的钻井液中，高速搅拌30min即可。
将上述3个实施例制备的润滑剂加入到不同密度的钻井液中，其润滑效果见表1：
钻井液配方：400mL4%膨润土浆+1g提粘剂HT-300（菲利普斯公司产品）+16g降滤失剂JLS-1(天津方圆公司产品)+2g氢氧化钙+2g降滤失剂DriscalD（菲利普斯公司产品），最后加入加重剂重晶石调节密度（密度调节到1.8-2.0g/cm3）。
以上钻井液的配方为本领域常用的水基钻井液，本发明所用的钻井液用抗高温润滑剂并不限于上述配方的水基钻井液，其他水基钻井液同样适用，同样具有本发明所能达到的润滑技术效果。
表1
Figure BDA0000439782600000041
Figure BDA0000439782600000051
由表1可以看出，对于密度为2.0g/cm3的钻井液，加入本发明实施例1润滑剂0.5%时，室温粘附系数降低率已经达到50%，190℃粘附系数降低率达到60.6%。当本发明实施例1润滑剂的加量增加到3%时，室温下粘附系数降低率达到69.6%，190℃降粘率达到66.6%。对于密度为2.0g/cm3的钻井液，加入本发明实施例2润滑剂0.5%时，室温粘附系数降低率已经达到51.5%，190℃粘附系数降低率达到53%。对于密度为2.0g/cm3的钻井液，加入本发明实施例3润滑剂1%时，室温粘附系数降低率已经达到51.5%，190℃粘附系数降低率达到63.6%。对于密度为1.8g/cm3的钻井液，加入本发明实施例3润滑剂1%时，室温粘附系数降低率已经达到62.1%，190℃粘附系数降低率达到61.3%。可见，本发明制得钻井液用润滑剂对高密度钻井液具有很好的润滑性能。

Claims (7)

1.一种钻井液用抗高温润滑剂的制备方法，各组分以重量份数计，包括以下步骤：
1）在搅拌下，向反应釜中依次加入100-120份废弃动植物油脂、8-12份三乙醇胺和2-5份浓硫酸，在120～140℃反应3～5h；
2）将反应后的产物冷却到60-80℃，向继续搅拌的反应釜中加入20～50份脂肪酸甲酯和20～50份白油，搅拌1-2h；
3）向搅拌着的反应釜中加入3～10份二硫化钼，搅拌1-3h；
4）冷却到常温，制得所述钻井液用抗高温润滑剂；
其中，所述的白油为3号白油或5号白油。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述脂肪酸甲酯为12-22个碳的脂肪酸甲酯。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述废弃动物油脂为100份，三乙醇胺为8份，浓硫酸为2份，脂肪酸甲酯为20份，白油为50份，二硫化钼为3份。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1）的反应温度为120℃，时间为3h。
5.权利要求1-4任一项所述的的制备方法得到的钻井液用抗高温润滑剂的使用方法，将基于钻井液体积0.5～3％的钻井液用抗高温润滑剂加入到已配好的密度为1.8-2.0g/cm3的钻井液中，高速搅拌30min。
6.如权利要求5所述的使用方法，其特征在于：所述钻井液用抗高温润滑剂与钻井液的反应温度为190℃。
7.如权利要求5所述的使用方法，所述钻井液用抗高温润滑剂的加入量为3%，钻井液的密度为2.0g/cm3。
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