一種鉆井液用極壓減摩劑的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于油田鉆井工程技術領域，涉及到一種鉆井液用極壓減摩劑。
【背景技術】
[0002] 隨著國內鉆探開發力度不斷增加，大位移井、大斜度井、水平井以及狗腿度較大的 深井越來越多，鉆井難度也越來越大，在鉆井過程中，常常出現套管嚴重磨損的問題。由此 誘發的套管磨蝕穿孔、套管抗擠壓強度和抗內壓強度明顯降低等問題嚴重影響油氣井的后 續完井測試作業，降低油氣井使用壽命，嚴重時還會導致油氣井部分井段或整口油氣井報 廢。現有的潤滑劑有植物油、礦物油類；石蠟、乙二醇聚乙二醇類等。這些潤滑劑存在一個 重要的缺陷：只能在低負荷下起作用，在高載荷條件(高溫、高壓、高密度、高鉆速）下抗磨及 潤滑性能不理想，不能滿足深井、超深井鉆井、大位移井鉆井的需要。隨著國內油田開發逐 漸向深層地層、海相地層以及非常規地層領域拓展，鉆井的難度越來越大，水平井、大位移 井及超深井越來越多，粘附卡鉆現象時有發生，對鉆井液的潤滑性、抗摩性要求越來越高， 迫切需要開發出能夠抗磨性能好、同時又有優良潤滑性能的極壓潤滑劑。
【發明內容】
[0003] 本發明提供了一種鉆井液用極壓減摩劑。兼具優良抗摩性能和潤滑性能的極壓減 摩劑，解決復雜地層鉆井中對鉆井液潤滑性和抗摩性的要求，減少鉆具的磨損，提高鉆井液 體系的潤滑性，提高鉆井速度，減少鉆井成本。
[0004] 本發明的目的通過以下技術方案來實現的：提供一種鉆井液用極壓減摩劑，由兩 種組分組成，基礎油和表面活性劑。 所述極壓減摩劑包含以下兩種組分，基礎油55%-70%、表面活性劑30%-45%，按質量百 分比計。
[0005] 所述基礎油為柴油、生物柴油、白油、植物油、動物油、礦物油中的一種或幾種的混 合物。
[0006] 所述表面活性劑為十二烷基酰胺硼酸二乙醇胺酯、N-十二烷基硼酸二乙醇胺酯、 脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯中的一種或幾種的混合物。
[0007] 本發明所公開的極壓減摩劑，其制備方法簡單，原料易得，成本較低，具有良好的 抗溫性、抗磨性、潤滑性和可承重性。
【具體實施方式】
[0008] 下面結合實施例說明本發明的工藝。
[0009] 實施例1 稱取60g礦物油、20g十二烷基酰胺硼酸二乙醇胺酯、20g脂肪酸山梨酯于三口燒瓶 中，在機械攪拌器上以SOOrpm攪拌40min使液體攪拌均勻，即可得到極壓減摩劑。
[0010] 實施例2 稱取30g白油、35g生物柴油、20g脂肪酸甘油酯、15g聚山梨酯于三口燒瓶中，在機械攪 拌器上以SOOrpm攪拌40min使液體攪拌均勻，即可得到極壓減摩劑。
[0011] 實施例3 稱取45g柴油、25g植物油、30g十二烷基酰胺硼酸二乙醇胺酯于三口燒瓶中，在機械 攪拌器上以SOOrpm攪拌40min使液體攪拌均勻，即可得到極壓減摩劑。
[0012] 實施例4 稱取55g植物油、45g十二烷基酰胺硼酸二乙醇胺酯于三口燒瓶中，在機械攪拌器上以 800rpm攪拌40min使液體攪拌均勻，即可得到極壓減摩劑。
[0013] 實施例5 稱取35g柴油、25g生物柴油、10g白油、30g脂肪酸甘油酯于三口燒瓶中，在機械攪拌 器上以SOOrpm攪拌40min使液體攪拌均勻，即可得到極壓減摩劑。
[0014] 實施例6 按照標準Q/SH 1170 060-2014中規定的方法測試以上實施例中產品的抗摩性能。抗 摩性能用摩失量降低率來表征。具體操作步驟如下： 1)配制基漿 基楽配方：在l〇〇〇mL蒸饋水中依次加入1. 4g無水碳酸鈉、40. 0g鉆井液試驗用鈉膨潤 土，高速攪拌20min后，攪拌過程中應停下兩次，用玻璃棒刮下粘附在攪拌杯上的膨潤土， 室溫密閉養護24h。
[0015] 2)選取試驗磨柱兩只編號為1#和2#備用，將兩只試驗磨柱放入盛有沸程為 60°C~90°C石油醚的器皿中，用脫脂棉除去試驗磨柱表面污物，并連續清洗兩次。經脫脂棉 處理的試驗磨柱，用無水乙醇浸泡約5min，取出試驗磨柱，用紗布擦干，用冷風吹干(經處理 后的試驗磨柱不可用手直接觸摸，以免污染)包好，放入干燥器中干燥30min，稱重（精確至 0.00018)得出1 1和1。2。
[0016] 3)把處理好的1#試驗磨柱安裝好，用量筒取基漿200mL倒入測試盒中，使測試液 浸沒磨環下邊沿。空載啟動電機后開始加砝碼，每只砝碼增加時間間隔5s，并輕輕下放，當 砝碼質量加到2kg后開始計時，3min后關閉試驗機。測定后將1 #試驗磨柱按b步驟中的方 法處理并稱重（精確至〇· 〇〇〇lg)得出吣。
[0017] 4)取基楽300mL，加入減磨劑試樣3. 0g，高速攪拌5min后取200mL倒入測試盒 中，把處理好的2#試驗磨柱安裝好，按C步驟中的方法進行試驗，測定后將2 #試驗磨柱按b 步驟中方法處理并稱重（精確至〇. 〇〇〇lg)得出M2。
[0018] 摩失量按公式（1)計算：
式中： --摩失量降低率，％ ; ，-試驗前磨柱質量，g ; --基漿中試驗后磨柱質量，g ; --基漿加入減摩劑試驗后磨柱質量，g。
[0019] 測試結果見表1: 表1摩失量降低率測試結果
實施例1-5的摩失量降低率均大于90%，而現在市場上使用的聚合醇的摩失量降低率 只有45%，結果表明該鉆井液用極壓減摩劑的抗摩性能優良。
[0020] 實施例7 按照標準Q/SH 1170 060-2014中規定的方法測試實施例1-5中產品潤滑性能，潤滑性 能用潤滑系數降低率來表征。具體操作步驟如下： 配制四份基楽，每份加入300mL蒸饋水、0. 6g無水碳酸鈉、15. 0g鉆井液試驗用鈉膨 潤土，在高速攪拌器上攪拌20min，攪拌過程中應停下兩次，用玻璃棒刮下粘附在攪拌杯上 的膨潤土，室溫密閉養護24h。取出其中兩份基漿加入減磨劑試樣3. 0g，然后將四份高攪 5min。在E-P極壓潤滑儀上分別測定基漿及試樣漿的潤滑系數，測定方法依據SY/T 6094 鉆井液用潤滑劑評價程序（扭矩臂施加150psi壓力，保持轉速60r/min)，并公式（2)計算 潤滑系數降低率。
[0021] 式中：
--潤滑系數降低率，％ ; --基漿的潤滑系數； --基漿加入減摩劑后的潤滑系數。
[0022] 測試結果見表2: 表2潤滑系數降低率測試結果
現在市場上用的聚合醉系效mK竿只另1Γ/。，[TU頭施例1-5的潤滑系數降低率 均大于80%，從測試結果看出該極壓減摩劑有很好的潤滑性。
[0023] 實施例8 承重能力是產品抗摩性能的一種檢測方法。按照以下步驟測試實施例1-5中產品的承 重能力： 將砝碼托盤放置在抗磨試驗機增力倍數L處（L為28或30)，將極壓減磨劑加入到抗 磨試驗機的油盒中，開動電機，在長力臂端逐個添加砝碼(前三塊砝碼要慢慢放)，至油膜極 壓破裂及其發出刺耳的噪音，計算所加砝碼的總重量M。根據增加力倍數和砝碼總重量計算 極壓減摩劑的承重能力P，承重能力計算公式： P=MXL+20 (3) 式中： P--承重能力，Kg ; Μ--砝碼的總重量，Kg ; L--增加倍數； 20--初始壓力，Kg。
[0024] P值越大說明極壓減摩劑油膜越厚，抗磨效果越好。
[0025] 測試結果見表3: 表3承重能力測試實驗
測試結果表明實施例1-5的可承壓能力大于200Kg，優于市場現用的聚合醇。
[0026] 實施例9 按照標準Q/SH 1170 060-2014中規定的方法測定實施例1-5中產品的耐溫性，具體步 驟如下： 配制6份基楽，每份加入300mL蒸饋水、0. 6g無水碳酸鈉、15. 0g鉆井液試驗用鈉膨 潤土，在高速攪拌器上攪拌20min，攪拌過程中應停下兩次，用玻璃棒刮下粘附在攪拌杯上 的膨潤土，室溫密閉養護24h。取出其中五份基漿加入減磨劑試樣3. 0g，然后將六份高攪 5min，加入到高溫老化釜內用滾子加熱爐在150°C下老化16h。在E-P極壓潤滑儀上分別測 定基漿及試樣漿的潤滑系數，測定方法依據SY/T 6094鉆井液用潤滑劑評價程序（扭矩臂 施加150psi壓力，保持轉速60r/min)，并用下列式計算潤滑系數降低率。
[0027] 式中：
--潤滑系數降低率，％ ; --基漿的潤滑系數； --基漿加入減摩劑后的潤滑系數。
[0028] 測試結果見表4: 表4 150°C熱滾老化16h后的潤滑系數降低率_
測試結果與實施例7的結果有所下降，但下降的幅度很小，說明該極壓減摩劑的耐溫 性能好。
【主權項】
1. 一種鉆井液用極壓減摩劑，其特征在于該極壓減摩劑由兩種組分組成，基礎油和表 面活性劑。2. 如權利要求1所述的鉆井液用極壓減摩劑，其特征在于基礎油含量：55% - 70%，表面 活性劑含量：30% - 45%，各組成按質量百分比計。3. 如權利要求1所述的鉆井液用極壓減摩劑，其特征在于：所述基礎油為柴油、生物柴 油、白油、植物油、動物油、礦物油中的一種或幾種的混合物。4. 如權利要求1所述的鉆井液用極壓減摩劑，其特征在于：所述表面活性劑為十二烷 基酰胺硼酸二乙醇胺酯、N-十二烷基硼酸二乙醇胺酯、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山 梨酯中的一種或幾種的混合物。
【專利摘要】本發明公開了一種鉆井液用極壓減摩劑。其特征在于該減摩劑由兩種組分組成，基礎油55%—70%，表面活性劑30%—45%，各組分按質量百分比計。本發明公布的極壓減摩劑，具有良好的抗溫性、抗磨性和潤滑性，可用于深井、大位移井及水平井的鉆井。
【IPC分類】C09K8/035
【公開號】CN105482786
【申請號】CN201410474247
【發明人】徐冬梅, 袁俊秀, 封心領, 逯貴廣
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 南化集團研究院
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2014年9月17日