一種鉆井液納米潤滑乳化劑的研究的制作方法
【專利說明】一種鉆井液納米潤滑乳化劑的研究發明領域
[0001]本發明涉及一種鉆井液納米潤滑乳化劑的研究，屬于石油化工領域。
[0002]發明背景
[0003]實踐證明，為滿足定向井特別是大斜度、大位移定向井鉆井的需求，向鉆井液內添加少量的乳化劑降低摩擦系數，是提高鉆井效率行之有效的方法。常用的傳統乳化劑有妥爾油、極壓乳化油、皂化溶解油等，這些產品在使用中存在各種不同的問題，如因起泡影響鉆井液的流變性，摩阻降得不夠低及生產成本高、用量大等，必須從另外的思路出發，研究新型高效潤滑乳化劑。納米技術在石油工業上游領域的成功應用，為新型高效乳化劑的研制開創了一條新途徑。納米乳液是粒徑為10?10n m的乳滴分散在另一種液體中形成的膠體分散系統。其乳滴多為球形，大小比較均勻，呈透明或半透明，通常屬熱力學穩定系統，不會發生聚結。即使在超離心作用下出現暫時的分層現象，一旦取消離心力場，分層現象即消失，還原到原來的穩定體系。目前關于納米乳液的形成機理有超低界面張力和膠束增溶理論，但無論哪種機理都不否認超低界面張力對納米乳液的自發形成和熱力學穩定性的極端重要性。目前一致的看法是，納米乳液的自發形成和穩定性需要E-3?E-5mN/m的超低界面張力。普通乳化劑受溶解度的限制，界面張力降低的程度不夠，不能形成納米乳液。但加入的合適助乳化劑可插入到乳化劑界面膜中，形成復合凝聚膜，提高膜的牢固性和柔順性，又可增大乳化劑的溶解度，進一步降低界面張力，甚至可出現瞬時負值，乳滴易于進一步分散，乳化劑及助乳化劑在油水界面進一步大量吸附，使2者在連續相內的濃度降低，界面張力重新成為正值，于是形成納米乳液。根據納米乳液的形成機理，納米乳化劑可由主表面活性劑(乳化劑)和助表面活性劑(助乳化劑)復配而成，但表面活性劑類型、配比及加量必須保證在油/水界面有大量主表面活性劑和助表面活性劑混合物的吸附，同時界面膜具有高度的柔性。
[0004]本發明專利在結合上述問題的基礎上，結合文獻的微乳法研究制備了一種非離子納米潤滑乳化劑，其具有乳化能力強、性能穩定、潤滑性好、不起泡等一系列優點。
【發明內容】
[0005]本發明專利涉及一種鉆井液納米潤滑乳化劑的研究，其特征在于:
[0006]上述主表面活性劑優選自:壬基酚聚氧乙烯縮合物、山梨糖醇酐、山梨糖醇單脂、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧烷基醚之一或組合。
[0007]上述助表面活性劑優選自:乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、對壬基酚之一或組合。
[0008]上述所選油相為:白油、柴油、石蠟油、煤油之一或組合。
[0009]體系中主表面活性劑和助表面活性劑的質量分數分別為(0.1?1.5%), (0.01?0.5%)，主表面活性劑與油相質量比為(1:1?7:8)。
[0010]具體制備方法:將主表面活性劑按質量比(1:1?7:8)加入到上述油相中，將助表面活性劑與水配制成一定質量分數的溶液后，將混有主表面活性劑的油與混有助表面活性劑的水溶液按特定體積比混合，使體系中各組分的濃度如上所述，然后分別在30?60r/min下攪拌I?5h，即可得到本發明專利涉及的納米潤滑乳化劑。本發明專利涉及的納米潤滑乳化劑是一種基于非離子型的納米潤滑乳化劑，其在乳狀液或鉆井液中推薦加量為0.3 ?4.5%ο
【附圖說明】
[0011]圖1是采用電導率法和離心率法對納米潤滑乳化劑配制的乳液進行常溫穩定性評價。從表I數據可以看出，納米水包油乳狀液的電導率最高，接近水的電導率，而析水量最小，說明納米潤滑乳化劑配制的乳液具有良好的穩定性。
[0012]圖2是對復配的納米乳化劑進行高溫老化實驗來評價其抗溫性能，結果如下表。其中:1號配比為:白油+1%納米乳化劑+水；2號配比為:基漿+8%原油(勝利油田);3號配比為:2號基礎上+1%納米乳化劑。基漿由實驗室自制。由表2數據可以看出，白油加入納米乳化劑后再與水混溶形成的納米乳液，不管是常溫還是高溫老化后其乳化率均為100% ;鉆井液中不加乳化劑，只加入原油，常溫乳化率只有10%，高溫老化后可達80%，說明不加乳化劑的鉆井液很難與原油發生乳化；在鉆井液中同時加入乳化劑和原油，常溫乳化率為95%，高溫老化后達到100%，表明了該納米乳化劑具有良好的抗溫能力。
[0013]圖3是用EP極壓潤滑儀測定鉆井液的摩擦系數，CNF型高溫高壓黏附系數儀測定鉆井液的黏附系數，用摩擦系數和黏附系數來評價納米乳化劑的潤滑性，并與基漿和在基漿中加入原油體系做比較，實驗結果如表3.從表3可以看出，納米乳化劑在鉆井液中的配伍性良好，添加1%納米乳化劑后，鉆井液的潤滑性得到很好改善，與基漿和基漿加原油鉆井液相比，摩擦系數分別降低0.052和0.025，黏附系數分別降低0.175和0.155 ;高溫老化后，鉆井液摩擦系數和黏附系數均進一步降低，這也證明納米乳化劑具有良好的抗溫性能。
【具體實施方式】
[0014]下面結合實施例及附圖對本發明做進一步說明，但不僅限于此。
[0015]實施例1:復配驅油劑組成:主表面活性劑:脂肪醇聚氧烷基醚0.8%，脂肪醇聚氧烷基醚:白油(5:6)，助表面活性劑:異丁醇:0.3%。
[0016]具體制備方法:將主表面活性劑按質量比5:6加入到上述油相中，將助表面活性劑與水配制成一定質量分數的溶液后，將混有主表面活性劑的油與混有助表面活性劑的水溶液按特定體積比混合，使體系中各組分的濃度如上所述，然后分別在30?60r/min下攪拌I?5h，即可得到本發明專利涉及的納米潤滑乳化劑。
[0017]實施例2:主表面活性劑:脂肪醇聚氧烷基醚1.3%,脂肪醇聚氧烷基醚:煤油(4:3)助表面活性劑:異丁醇0.25%。
[0018]具體制備方法同實施例1。
[0019]實施例3:主表面活性劑:壬基酚聚氧乙烯縮合物1.5%,壬基酚聚氧乙烯縮合物:白油(8:7)，助表面活性劑:正丁醇0.25%。
[0020]具體制備方法同實施例1。
【主權項】
1.本發明專利涉及一種鉆井液納米潤滑乳化劑的研究，其特征在于:主表面活性劑優選自:壬基酚聚氧乙烯縮合物、山梨糖醇酐、山梨糖醇單脂、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧烷基醚之一或組合。
2.如權利要求1所述的一種鉆井液納米潤滑乳化劑的研究，助表面活性劑優選自:乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、對壬基酚之一或組合。
3.如權利要求1所述的一種鉆井液納米潤滑乳化劑的研究，上述所選油相為:白油、柴油、石蠟油、煤油之一或組合。
4.如權利要求1所述的一種鉆井液納米潤滑乳化劑的研究，體系中主表面活性劑和助表面活性劑的質量分數分別為(0.1?1.5%)，(0.0l?0.5%)，主表面活性劑與油相質量比為(1:1 ?7:8)。
5.如權利要求1所述的一種鉆井液納米潤滑乳化劑的研究，其在乳狀液或鉆井液中推薦加量為0.3?4.5%ο
【專利摘要】本發明結合文獻的微乳法研究制備了一種非離子納米潤滑乳化劑，油主表面活性劑壬基酚聚氧乙烯縮合物、山梨糖醇酐、山梨糖醇單脂、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧烷基醚與助表面活性劑乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、對壬基酚在一定比例下組成，體系中主表面活性劑和助表面活性劑的質量分數分別為（0.1～1.5%），（0.01～0.5%），主表面活性劑與油相質量比為（1:1～7:8），其在乳狀液或鉆井液中推薦加量為0.3～4.5%。本發明中專利涉及的非離子納米潤滑乳化劑具有乳化能力強、性能穩定、潤滑性好、不起泡等一系列優點。
【IPC分類】C09K8-035
【公開號】CN104673255
【申請號】CN201310642136
【發明人】李博, 洪粲
【申請人】青島惠城石化科技有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年12月3日