一種清潔潤滑快鉆劑及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種清潔潤滑快鉆劑及其制備方法，其按照重量份包括：廢棄油脂70份-90份、快速滲透劑2份-7份、乳化劑2份-5份、催化劑3份-8份、潤濕劑3份-7份與表面活性劑5份-9份；及清潔潤滑快鉆劑的制備方法。以廢棄油脂為原料，制得的產品配伍性良好、抗溫性強、潤濕性強、表面張力低、有效防止了鉆頭泥包，本發明的清潔潤滑快鉆劑潤滑性好、抑制性強、抗鹽和抗巖屑污染、儲層保護性好、環境友好、高溫前后起泡率極低、且制備工藝簡單、成本較低，解決了復雜地質條件下深井及超深井鉆井的關鍵技術難題，保護了油氣儲層，減少鉆井事故，全面提高鉆井速度，降低了鉆井成本。
【專利說明】-種清潔潤滑快鉆劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及油氣井工程領域的快鉆劑，尤其涉及一種清潔潤滑快鉆劑及其制備方 法。
【背景技術】
[0002] 隨著油氣勘探開發領域的不斷發展，鉆井過程中遇到的地層越來越復雜，井也越 來越深，井下的復雜情況更是難W預料，處理的難度大幅增加。在深井高壓條件下鉆頭經常 遇到硬質地層泥頁巖、軟頁巖、粘頁巖及膨脹性頁巖，該類地層很容易水化膨脹導致井下復 雜事故的發生，在深井鉆井、大段泥頁巖井段，井壁失穩問題表現尤為突出。特別是鉆井液 密度大于1. 60g/cm3 W上，由于固相含量高容易造成鉆井液的動切力、塑性粘度大。一方面 由于泥頁巖易吸水膨脹、分散運移，給鉆井作業帶來了許多困難，甚至引起井下復雜情況的 發生，導致鉆井速度降低；另一方面，低鉆速又延長了鉆井液在井眼內的滯留時間，更加劇 了地層和井眼的不穩定性，使作業成本大大增加；同時鉆井液密度大，鉆井液的動切力、塑 性粘度過高，造成鉆井液的循環壓耗過大，嚴重制約了鉆井速度。
[0003] 現有技術中提高鉆井速度的鉆井液體系包括油基鉆井液、合成基鉆井液W及水基 強抑制鉆井液和聚合醇鉆井液。油基鉆井液具有抑制性強、潤滑性好、井壁穩定W及對油氣 層損害程度小等優點，但是其成本高，生物降解性差，容易造成環境污染。合成基鉆井液具 有油基鉆井液的特點，解決了鉆井液污染環境問題，但是成本太高，增加了作業成本。強抑 制鉆井液和聚合醇鉆井液等在一定程度上抑制了泥頁巖的水化膨脹和分散運移，改善了鉆 井液潤滑性能，提高了鉆井速度，但是不能有效防止鉆頭泥包，鉆井速度得不到明顯提高。
[0004] 國外從上世紀90年代開始研究并現場應用水基快速鉆井液技術，取得了很好的 效果。而國內對水基快速鉆井液技術的研究起步較晚，勝利油田從2003年開始鉆井液快鉆 劑的研發，余麗彬等研制了一種快鉆劑KSZJ，它是由帶電荷的蛋白質類大分子、表面活性劑 和其它輔劑組成。在吐哈油田神平316井和連23井進行了現場試驗，試驗表明；加入KSZJ 后，能較顯著提高鉆井液潤滑性能，平均機械鉆速提高了 19. 62%?31. 13%。孫金生等發明 了一種快速鉆進劑，主要由植物蛋白、水、磯酸、二己帰多胺、賴化劑和抑值調節劑組成。室 內實驗評價表明；該快鉆劑吸附在巖石、巖屑表面，使巖石、巖屑表面實現了由親水向親油 的轉化。并在鉆頭及鉆具表面形成油膜，減少摩擦，降低扭矩。
[0005] W上快鉆劑或快速鉆進劑依然存在綜合性能較低的缺點，其對鉆井液體系流變性 影響較大；現場應用的井一般在3000m左右，對密度和溫度要求較低，處理劑抗溫性較差， 不能滿足高密度（1. 6g/cm3 W上）環境下保持井眼清潔，大幅度提高速度要求；加入鉆井液 后易起泡，尤其是在高溫條件下起泡非常嚴重；且制造單體主要來源于礦物油類，而礦物油 類潤滑劑不能生物降解，對環境污染大，其英光級別高，影響地質錄井。
[0006] 因此，現有技術還有待于更進一步的改進和發展。
【發明內容】
[0007] 鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種清潔潤滑快鉆劑及其制備 方法，W提高清潔潤滑快鉆劑的綜合性能，避免其在高溫條件下氣泡。
[0008] 本發明的技術方案如下：
[0009] -種清潔潤滑快鉆劑，其按照重量份包括：
[0010] 廢棄油脂70份-90份、快速滲透劑2份-7份、乳化劑2份-5份、催化劑3份-8 份、潤濕劑3份-7份與表面活性劑5份-9份。
[0011] 所述的清潔潤滑快鉆劑，其中，所述廢棄油脂為廢棄動植物油、工業級脂肪酸甘油 H醋中的一種或其混合物。
[0012] 所述的清潔潤滑快鉆劑，其中，所述快速滲透劑為賴化玻巧酸二辛醋軸鹽、焼基酷 聚氧己帰離或聚合醇；所述乳化劑為乳化劑SP-80 ;所述催化劑為脫硫催化劑、活炭類催化 劑中的一種或其混合物；所述表面活性劑為H己醇胺。
[0013] 所述的清潔潤滑快鉆劑，其中，所述潤濕劑為陰離子表面活性劑，為辛焼基酷聚氧 己帰離、辛基酷聚氧己焼（10)離中的一種或其混合物。
[0014] 一種制備所述清潔潤滑快鉆劑的方法，其包括W下步驟：
[0015] A、將第一廢棄油脂、催化劑與表面活性劑加入反應容器內，在12CTC -15(TC條件 下充分反應；
[0016] B、再向所述反應容器內加入余量廢棄油脂、快速滲透劑、潤濕劑與乳化劑攬拌30 分鐘至1小時，進行充分反應后制得所述清潔潤滑快鉆劑；
[0017] 所述余量廢棄油脂與所述第一廢棄油脂的質量比為0. 5-2 ;
[0018] 按照重量份，上述各反應物為：
[0019] 所述余量廢棄油脂與所述第一廢棄油脂共同組成的廢棄油脂70份-90份、快速滲 透劑2份-7份、乳化劑2份-5份、催化劑3份-8份、潤濕劑3份-7份與表面活性劑5份-9 份。
[0020] 所述的方法，其中，所述廢棄油脂為廢棄動植物油、工業級脂肪酸甘油H醋中的一 種或其混合物。
[0021] 所述的方法，其中，所述快速滲透劑為賴化玻巧酸二辛醋軸鹽、焼基酷聚氧己帰離 或聚合醇；所述乳化劑為乳化劑SP-80 ;所述催化劑為脫硫催化劑、活炭類催化劑中的一種 或其混合物；所述表面活性劑為H己醇胺。
[0022] 所述的方法，其中，所述潤濕劑為陰離子表面活性劑，為辛焼基酷聚氧己帰離、辛 基酷聚氧己焼（10)離中的一種或其混合物。
[0023] 本發明提供的一種清潔潤滑快鉆劑及其制備方法，W廢棄油脂為原料，制得的產 品配伍性良好、抗溫性強、潤濕性強、表面張力低、有效防止了鉆頭泥包，本發明的清潔潤滑 快鉆劑潤滑性好、抑制性強、抗鹽和抗巖屑污染、儲層保護性好、環境友好、高溫前后起泡率 極低、且制備工藝簡單、成本較低，解決了復雜地質條件下深井及超深井鉆井的關鍵技術難 題，保護了油氣儲層，減少鉆井事故，全面提高鉆井速度，降低了鉆井成本，實現了復雜條件 下深井超深井安全、優質、快速、低耗的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發明中制備清潔潤滑快鉆劑方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 本發明提供了一種清潔潤滑快鉆劑及其制備方法，為使本發明的目的、技術方案 及效果更加清楚、明確，W下對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施 例僅僅用W解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0026] 本發明提供了一種清潔潤滑快鉆劑，其按照重量份包括：
[0027] 廢棄油脂70份-90份、快速滲透劑2份-7份、乳化劑2份-5份、催化劑3份-8 份、潤濕劑3份-7份與表面活性劑5份-9份。
[0028] 其較佳的方案，按照重量份為：廢棄油脂80份-85份、快速滲透劑4份-6份、乳化 齊U 3份-4份、催化劑4份-7份、潤濕劑4份-5份與表面活性劑6份-8份。
[0029] 其最優選的方案，按照重量份為：廢棄油脂85份、快速滲透劑4份、乳化劑3份、 催化劑7份、潤濕劑5份與表面活性劑6份。本發明的清潔潤滑快鉆劑抗溫> 15(TC，而 且高溫后起泡率非常低，隨著井深增加鉆井液性能穩定，適用于深井或超深井；鉆具親水性 降低率> 80%，表面張力降低率> 60%，清潔潤濕性好，容易吸附在金屬表面鋪展形成油膜， 防止了鉆頭泥包；潤滑系數降低率> 80%，潤滑性好，降低了扭矩及摩擦；抑制性強，頁巖膨 脹高度《1mm，有效抑制了粘±礦物水化分散；表觀粘度升高值《5. OmPa. S，濾失量升高值 《OmU與水基鉆井液配伍性良好，基本不影響鉆井液流變性及濾失量；抗鹽性能較好，抗 化Cl > 10%。與其它處理劑配合使用，形成新型高效快速高密度鉆井液體系，其具有流變性 好、攜砂能力強、抑制性強、抗污染、井壁穩定性好等優點，有效的防止了鉆頭泥，解決了井 壁失穩技術問題，減少了起下鉆頭過程中的阻卡情況，實現了井徑規則；并減少鉆井液中的 固相含量，降低了鉆井液循環壓耗，提高了鉆頭水功率，充分發揮水功率破巖作用，提高了 鉆進速度，井下復雜情況降低50%，提高了機械鉆速20% W上。
[0030] 更進一步的，所述廢棄油脂為廢棄動植物油、工業級脂肪酸甘油H醋中的一種或 其混合物。
[0031] 在本發明的另一較佳實施例中，所述快速滲透劑為賴化玻巧酸二辛醋軸鹽、焼基 酷聚氧己帰離或聚合醇；所述乳化劑為乳化劑SP-80 ;所述催化劑為脫硫催化劑、活炭類催 化劑中的一種或其混合物；所述表面活性劑為H己醇胺。
[0032] 更進一步的，所述陰離子表面活性劑，為辛焼基酷聚氧己帰離、辛基酷聚氧己焼 (10)離中的一種或其混合物。
[0033] 本發明還提供了一種制備所述清潔潤滑快鉆劑的方法，如圖1所示的，其包括W 下步驟：
[0034] 步驟101 ;將第一廢棄油脂、催化劑與表面活性劑加入反應容器內，在 12(TC -15CTC條件下充分反應；
[00巧]步驟102 ;再向所述反應容器內加入余量廢棄油脂、快速滲透劑、潤濕劑與乳化劑 攬拌30分鐘至1小時，進行充分反應后制得所述清潔潤滑快鉆劑；
[0036] 所述余量廢棄油脂與所述第一廢棄油脂的質量比為0. 5-2 ;
[0037] 按照重量份，上述各反應物為：
[0038] 所述余量廢棄油脂與所述第一廢棄油脂共同組成的廢棄油脂70份-90份、快速滲 透劑2份-7份、乳化劑2份-5份、催化劑3份-8份、潤濕劑3份-7份與表面活性劑5份-9 份。
[0039] 本發明的另一較佳實施例中，所述廢棄油脂為廢棄動植物油、工業級脂肪酸甘油 H醋中的一種或其混合物。
[0040] 更進一步的，所述快速滲透劑為賴化玻巧酸二辛醋軸鹽、焼基酷聚氧己帰離或聚 合醇；所述乳化劑為乳化劑SP-80 ;所述催化劑為脫硫催化劑、活炭類催化劑中的一種或其 混合物；所述表面活性劑為H己醇胺。所述潤濕劑為陰離子表面活性劑，為辛焼基酷聚氧己 帰離、辛基酷聚氧己焼（10)離中的一種或其混合物。
[0041] 為了更進一步的描述本發明，W下列列舉更為詳盡的實施例進行說明。
[0042] 實施例1
[0043] 將480g廢棄動植物油加入H 口燒瓶中，隨后加入28. Sg催化劑DS，33. 6g H己醇 胺，加熱至135C充分反應5小時后，停止加熱，再向所述H 口燒瓶中加入489g工業級脂肪 酸甘油H醋，攬拌均勻后逐步加入28.地聚合醇、19g辛焼基酷聚氧己帰離、12. 2g賴化玻巧 酸二辛醋軸鹽及12. 2g乳化劑SP-80,攬拌30分鐘進行充分反應，制得清潔潤滑快鉆劑。
[0044] 其中，潤滑系數降低率計算公式為：
[0045] (1)
[004引式中；A kf-潤滑系數降低率，％屯1-基漿的潤滑系數；
[0047] kf2-基漿加樣后的潤滑系數。
[0048] 起泡率計算公式為：
[0049] (2)
[0050] 式中；A'--修正后的起泡率，％;
[0051] V30--倒入量筒后30s時的體積，血；
[005引 Vsoo--倒入量筒后300s時的體積，血。
[0053] 該試驗程序為；將上述制得的所述清潔潤滑快鉆劑樣品在1100化/min轉速下攬 拌5min，取下攬拌杯10砂內倒入潔凈的量筒，開始計時，讀取30砂時的體積Vw W及300砂 時的體積V3。。。平行樣之間的誤差允許在±2.0%范圍內，并取其算術平均值。
[0054] 測試 1
[0055] 用蒸觸水配制6%的新疆評價用軸±基漿，用EP測試所述新疆評價用軸±基漿的 擠壓潤滑系數，并測試基漿起泡率，結果見表1。
[005引測試2
[0057] 取測試1中的所述新疆評價用軸±基漿400mU將實施例1的所述清潔潤滑快鉆劑 樣品4g加入到400mL的所述新疆評價用軸±基漿中，在1100化/min下攬拌5min，測試其擠 壓潤滑系數和起泡率，結果見表1。
[005引測試3
[0059] 取測試2中的所述清潔潤滑快鉆劑與所述新疆評價用軸±基漿的混合溶液放入 高溫老化罐，在15CTC條件下熱滾16小時后自然冷卻，在110(K)r/min下攬拌5min，測試其
【權利要求】
1. 一種清潔潤滑快鉆劑，其按照重量份包括： 廢棄油脂70份-90份、快速滲透劑2份-7份、乳化劑2份-5份、催化劑3份-8份、潤 濕劑3份-7份與表面活性劑5份-9份。
2. 根據權利要求1所述的清潔潤滑快鉆劑，其特征在于，所述廢棄油脂為廢棄動植物 油、工業級脂肪酸甘油三酯中的一種或其混合物。
3. 根據權利要求1所述的清潔潤滑快鉆劑，其特征在于，所述快速滲透劑為磺化琥珀 酸二辛酯鈉鹽、烷基酚聚氧乙烯醚或聚合醇；所述乳化劑為乳化劑SP-80 ;所述催化劑為脫 硫催化劑、活炭類催化劑中的一種或其混合物；所述表面活性劑為三乙醇胺。
4. 根據權利要求1所述的清潔潤滑快鉆劑，其特征在于，所述潤濕劑為陰離子表面活 性劑，為辛烷基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烷（10)醚中的一種或其混合物。
5. -種制備如權利要求1所述清潔潤滑快鉆劑的方法，其包括以下步驟： A、 將第一廢棄油脂、催化劑與表面活性劑加入反應容器內，在120°C -150°C條件下充 分反應； B、 再向所述反應容器內加入余量廢棄油脂、快速滲透劑、潤濕劑與乳化劑攪拌30分鐘 至1小時，進行充分反應后制得所述清潔潤滑快鉆劑； 所述余量廢棄油脂與所述第一廢棄油脂的質量比為〇. 5-2 ; 按照重量份，上述各反應物為： 所述余量廢棄油脂與所述第一廢棄油脂共同組成的廢棄油脂70份-90份、快速滲透劑 2份_7份、乳化劑2份-5份、催化劑3份-8份、潤濕劑3份-7份與表面活性劑5份-9份。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述廢棄油脂為廢棄動植物油、工業級脂 肪酸甘油三酯中的一種或其混合物。
7. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述快速滲透劑為磺化琥珀酸二辛酯鈉 鹽、烷基酚聚氧乙烯醚或聚合醇；所述乳化劑為乳化劑SP-80 ;所述催化劑為脫硫催化劑、 活炭類催化劑中的一種或其混合物；所述表面活性劑為三乙醇胺。
8. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述潤濕劑為陰離子表面活性劑，為辛烷 基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烷（10)醚中的一種或其混合物。
【文檔編號】C09K8/035GK104357029SQ201310253431
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2013年6月24日 優先權日:2013年6月24日
【發明者】王寶田, 楊倩云, 柴金鵬, 張海青, 何興華, 袁麗, 郭輝, 楊世超 申請人:中國石油化工集團公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工程技術公司