抗低溫納米石蠟乳液及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種抗低溫納米石蠟乳液，采用反相乳化法制得。各種原料的重量百分比組成為：固體石蠟20～50％，乳化劑8％，氯化鉀1～3％，丙二醇8～15％，余量為水。本發明還提供了該納米石蠟乳液的制備方法。本發明提供的抗低溫納米石蠟乳液的中值粒徑為200～400nm，凝點范圍為-20～-9℃，與普通納米石蠟乳液相比具有良好的穩定性和突出的防凍能力，作為防塌潤滑劑添加到鉆井液中，可滿足嚴寒天氣或較低溫度環境下的油田鉆井施工要求。
【專利說明】抗低溫納米石蠟乳液及其制備方法
【技術領域】:
[0001]本發明涉及石油鉆井領域，特別是涉及一種抗低溫納米石蠟乳液及其制備方法。【背景技術】:
[0002]納米石蠟乳液是以石蠟、乳化劑(通常是各種不同的表面活性劑)和水為主要原料，通過合適的乳化分散工藝制成的粒徑范圍處于亞微米級(50~500nm)的乳狀液。將高質量的納米石蠟乳液作為鉆井液的添加劑時，能夠明顯提高鉆井液的抑止性和潤滑性，有效起到防止井塌、提高鉆速和保護油氣層的作用。另外，納米石蠟乳液低毒、無熒光的特點也符合環境保護和油田鉆探施工的要求。然而，納米石蠟乳液作為防塌潤滑劑在氣溫較低時易析出石蠟并凝結成固態，溫度回升后也不能再轉變為液態，導致無法正常應用，這一問題在冬季油田的鉆探施工過程中尤為常見。因此提高納米石蠟乳液的防凍能力是目前油田鉆井領域中一個必需解決的問題。
【發明內容】
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[0003]本發明的一個目的是提供一種抗低溫納米石蠟乳液，作為防塌潤滑劑添加到鉆井液中，可滿足嚴寒天氣或低溫環境下的施工要求。
[0004]本發明的另一目的是提供一種抗低溫納米石蠟乳液的制備方法。
[0005]為此，本發明的技術方案如下:
[0006]所述抗低溫納米石蠟乳液的制備原料包括:固體石蠟、乳化劑、氯化鉀、丙二醇和水，采用反相乳化法制得。各種原料的重量百分比組成為:固體石蠟20~50%，乳化劑8%，氯化鉀I~3%，丙二醇8~15%，余量為水。
[0007]具體制備方法如下:
[0008](I)將石蠟與乳化劑在反應器中均勻混合；
[0009](2)將氯化鉀用水溶解后添加到反應器中，在20~30分鐘內將溫度由室溫逐漸升至70~90°C，整個升溫過程在50~300rpm攪拌條件下進行；
[0010](3)保持升溫后的溫度，以50~300rpm繼續攪拌乳化20~50分鐘；
[0011](4)將得到的混合體系快速降溫至室溫，加入丙二醇，以50~300rpm繼續攪拌混合30~60分鐘。
[0012]通過上述技術方案制備獲得的抗低溫納米石蠟乳液的中值粒徑為200~400nm，具有良好的穩定性。另外， 該抗低溫納米石蠟乳液的凝點范圍為-20~-9°C，與普通的納米石蠟乳液(凝點范圍:3~5°C)相比，具有突出的防凍能力，作為防塌潤滑劑添加到鉆井液中，可滿足嚴寒天氣或較低溫度環境下的油田鉆井施工要求。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0013]圖1為本發明技術方案中的乳化劑濃度對乳液粒徑的影響圖。【具體實施方式】:
[0014]在上述納米石蠟乳液體系中，乳化劑的作用在于降低乳液體系中的油水界面張力、分散雙電層并在液滴表面形成保護膜，以增強體系的穩定性。乳化劑的種類和用量直接決定了乳液體系的品質。在種類選擇上，通常是以乳化劑的親水親油平衡值(HLB:Hydrophilic Lipophilic Balance)為依據。乳化劑通常由一種或多種表面活性劑組成,與單一成分的乳化劑相比，由多種表面活性劑組成的混合乳化劑能夠發揮表面活性劑間的協同作用，因此乳化效果往往更好。本發明技術方案通過多次試驗比較，確定采用兩種非離子型表面活性劑Tween60和Span60作為混合乳化劑，二者的重量比9:7，此時獲得的混合乳化劑的HLB值為10.2~10.6，更符合石蠟乳化的HLB值(石蠟乳化的HLB范圍為9~12)，添加該混合乳化劑制得的納米石蠟乳液顆粒細小均勻(平均粒徑:96.8~126.0nm)且穩定性高，說明乳化效果較好。見表1。
[0015]表1具有不同HLB值的乳化劑對乳液性能的影響
[0016]
【權利要求】
1.一種抗低溫納米石蠟乳液，其特征在于由以下重量百分比的組分制成:
2.根據權利要求1所述的抗低溫納米石蠟乳液，其特征在于所述乳化劑由兩種非離子型表面活性劑Tween60和Span60組成，二者的重量比為9:7。
3.—種權利要求1所述抗低溫納米石蠟乳液的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將石蠟與乳化劑在反應器中均勻混合； (2)將氯化鉀用水溶解后添加到反應器中，在20~30分鐘內將溫度由室溫逐漸升至70~90°C，整個升溫過程在50~300rpm攪拌條件下進行； (3)保持升溫后的溫度，以50~300rpm繼續攪拌乳化20~50分鐘； (4)將得到的混合體系快速降溫至室溫，加入丙二醇，以50~300rpm繼續攪拌混合30~60分鐘。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于所述乳化劑由兩種非離子型表面活性劑Tween60和Span60組成，二者的重量比為9:7。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于:所述步驟(2)中的溫度控制是由室溫逐漸升至85 °C。
6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)中升溫后的攪拌乳化時間為35分鐘。
7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于:所述步驟(4)中的攪拌混合時間為40分鐘。
【文檔編號】C09K8/03GK103980867SQ201410203532
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月14日 優先權日:2014年5月14日
【發明者】代禮楊, 宮英杰, 于永新, 孫亞珍, 劉大偉, 張恩平, 賈利軍 申請人:中國石油集團渤海鉆探工程有限公司