一種鉆井液用極壓抗磨潤滑劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種石油鉆井過程中鉆井液用處理劑，用于鉆井液施工中，屬于石油 鉆探領(lǐng)域。 技術(shù)背景
[0002] 隨著石油勘探開發(fā)的不斷發(fā)展，鉆井工程中面臨的復(fù)雜情況日益突出，深井、超深 井、高溫高壓井等特殊條件井逐漸增多，如何最大程度提高機(jī)械鉆速，運(yùn)對鉆井液性能尤其 是潤滑減阻性能提出了更高的要求。普通潤滑劑存在極壓膜強(qiáng)度低、潤滑持效性差、抗溫性 能差，具有毒性等問題，難W滿足現(xiàn)代鉆井的需求。
[0003] 為了解決W上問題，研究開發(fā)了一種新型鉆井液用極壓抗磨潤滑劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種新型鉆井液用極壓抗磨潤滑劑 的制備方法及應(yīng)用。該潤滑劑潤滑性能優(yōu)良，極壓潤滑持效性強(qiáng)；負(fù)荷磨損指數(shù)和燒結(jié)負(fù)荷 較高，磨斑直徑低，極壓膜強(qiáng)度高，抗溫性強(qiáng)。
[0005] 本發(fā)明的目的之一是提供一種新型鉆井液用極壓抗磨潤滑劑。
[0006] 本發(fā)明的目的之二是提供一種新型鉆井液用極壓抗磨潤滑劑的制備方法。
[0007] 本發(fā)明一種新型鉆井液用極壓抗磨潤滑劑，該潤滑劑由基礎(chǔ)油、極壓抗磨劑、表面 活性劑、穩(wěn)定劑組成；所述的基礎(chǔ)油為7號白油；所述的表面活性劑為苯橫酸鹽類、0P型、吐 溫類中的一種或兩種的混合物；穩(wěn)定劑為憐酸醋類、簇酸脂類或硝酸脂類中的一種或幾種 的混合物。
[0008] 該潤滑劑加量為1.5%時(shí)極壓潤滑系數(shù)降低率大于80%，潤滑性能優(yōu)良，且極 壓潤滑持效性強(qiáng)；通過四球機(jī)實(shí)驗(yàn)對其極壓抗磨性進(jìn)行分析，該潤滑劑負(fù)荷磨損指數(shù)為 736N，燒結(jié)負(fù)荷為3037N，摩斑直徑為0. 23mm，說明該潤滑劑有著較高的負(fù)荷磨損指數(shù)和燒 結(jié)負(fù)荷，較低的磨斑直徑。該潤滑劑抗溫達(dá)180°C;與不同鉆井液體系配伍性良好。SDR巧 光級別為1~2級，無毒，易生物降解，符合環(huán)保要求。
【附圖說明】：
[0009] 圖1為實(shí)施例1制備的鉆井液用極壓抗磨潤滑劑SDR加入后各鉆井液體系的潤滑 性能。
[0010] 圖2為實(shí)施例1制備的鉆井液用極壓抗磨潤滑劑SDR不同加量下體系的潤滑性系 數(shù)和極壓膜強(qiáng)度。
[0011] 圖3為實(shí)施例1制備的鉆井液用極壓抗磨潤滑劑SDR在海水中的生物降解性。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[001引實(shí)施例1 :
[0014] 新型鉆井液用極壓抗磨潤滑劑的制備：
[0015] (1)極壓抗磨劑的制備
[0016] 該添加劑的合成采用外循環(huán)高壓反應(yīng)技術(shù)，W植物油提取物為主劑，W含硫、憐、 氯的化合物為輔劑，在一定溫度、壓力和縮合劑的作用下縮合而成，所得產(chǎn)物為淡黃色液 體。
[0017] (2)SDR的合成
[0018]自制極壓抗磨劑含量和表面活性劑是影響潤滑劑潤滑性能的顯著因素，因此確定 潤滑劑SDR的配方為：7號白油+15%自制極壓抗磨劑+15%表面活性劑巧％穩(wěn)定劑。
[001引 實(shí)施例2:
[0020] 潤滑性能評價(jià)：性能良好的潤滑劑要求在顯著提高潤滑效果的同時(shí)不影響鉆井 液的綜合性能。在6%預(yù)水化膨潤±漿（1#)和常用鉆井液體系聚合物鉆井液（2#)、聚橫鉆 井液（3#)、正電膠鉆井液（4#)、甲酸鹽鉆井液體系巧#)中加入不同量SDR，測試各體系在 150°C/1化老化后的潤滑、流變性及濾失量性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。由表1和圖1(見說明 書附圖）可知，隨著SDR加量增加，鉆井液極壓潤滑系數(shù)下降明顯，加量為1. 5%時(shí)，各鉆井 液潤滑系數(shù)下降75%W上，加量為2%時(shí)，各鉆井液潤滑系數(shù)下降80%W上，表明SDR的加 量在1. 5 %~2 %時(shí)就能體現(xiàn)出較優(yōu)的潤滑性能；隨著SDR加量增加，鉆井液表觀粘度、塑性 粘度、動(dòng)切力略有上升，濾失量略有下降，表明SDR與各種鉆井液體系的配伍性良好；SDR加 入各鉆井液后，體系的密度基本不變，說明SDR不引起鉆井液起泡。
[0021] 表1SDR對鉆井液流變性、濾失量、及潤滑性的影響
[0022]
[0024] 實(shí)施例3 :
[0025] (1)極壓抗磨性能評價(jià)
[0026] 極壓膜強(qiáng)度測定在6%膨潤±漿中加入不同量SDR，利用極壓潤滑儀對其潤滑性、 極壓膜強(qiáng)度進(jìn)行測定，結(jié)果見圖2 (說明書附圖2)。
[0027] 由圖2可知，隨著SDR加量增大，體系極壓潤滑系數(shù)顯著降低，極壓膜強(qiáng)度顯著增 大，加量為1 %時(shí)即能大幅度的降低鉆井液極壓潤滑系數(shù)，提高極壓膜強(qiáng)度。
[002引似四球機(jī)試驗(yàn)
[0029] 通過四球機(jī)實(shí)驗(yàn)，評價(jià)潤滑劑SDR極壓抗磨性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。由表2可知，潤 滑劑SDR有較高的負(fù)荷磨損指數(shù)和燒結(jié)負(fù)荷、磨斑直徑較小，極壓抗磨性能較突出。
[0030] 表2潤滑劑四球機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0031]
[003引實(shí)施例4 :
[0033] 潤滑持效性能評價(jià)：室內(nèi)用E-P極壓潤滑儀測定鉆井液潤滑系數(shù)時(shí)，測定值隨極 壓時(shí)間增加而增加，且滑塊發(fā)熱。為此，用E-P極壓潤滑儀分別測定1#、2#、3#、4#、5#鉆井液 加入1.5%SDR前后，不同極壓摩擦?xí)r間的潤滑系數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。由表3可W看出， 不加SDR時(shí)，膨潤±漿和各鉆井液潤滑系數(shù)隨極壓時(shí)間的增長而增大，滑塊發(fā)熱；當(dāng)加入 1. 5%SDR后，鉆井液潤滑系數(shù)大幅下降，且隨極壓時(shí)間的增長而略有下降，滑塊不發(fā)熱。表 明SDR在金屬表面所形成的極壓潤滑膜強(qiáng)度高，潤滑持效性好。
[0034] 表3SDR極壓摩擦不同時(shí)間時(shí)潤滑系數(shù) [00351
[0036] 實(shí)施例5 :
[0037] 潤滑劑抗溫性能評價(jià)：室內(nèi)在1#、2#、3#、4#、5#鉆井液體系中分別加入2%503，測定 其在120°C、15(rC、18(rC下熱滾1化后的潤滑系數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。由表4可知，隨著溫 度升高，加2%SDR的膨潤±漿和現(xiàn)場用的4種鉆井液的潤滑系數(shù)逐步下降，潤滑性不斷提 高。在膨潤±漿中，180°C下的潤滑性較120°C時(shí)提高67% ;在聚合物體系中提高62. 5% ; 在聚橫體系中提高67%;在正電膠體系中提高44. 4%;在甲酸鹽體系中提高40%，表明SDR 在高溫條件下有很好的潤滑性，抗溫達(dá)180°C。
[0038] 表4SDR抗溫性試驗(yàn)結(jié)果
[0039]
[0040]
[00川實(shí)施例6
[0042] 環(huán)境影響評價(jià)：
[004引 （1)毒性分析
[0044] 采用發(fā)光細(xì)菌法對SDR的毒性進(jìn)行了評價(jià)。其結(jié)果表明，SDR的ECs。值大于 lOOOOOmg/l，參照美國國家環(huán)保局確認(rèn)的慷郵生物毒性分級標(biāo)準(zhǔn)，SDR無毒，可W直接排放。
[0045] 似生物降解性試驗(yàn)
[0046] 大量排放的有機(jī)物即使無毒也會(huì)對環(huán)境造成危害，運(yùn)種危害是潛在性的長期的。 對海洋鉆井作業(yè)而言，吸附大量鉆井液有機(jī)處理劑的鉆屑在海底沉積，如有機(jī)物不能很快 降解成對環(huán)境無害的二氧化碳和水，就會(huì)對海底生物和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生損害。不同的有機(jī)物 由于性質(zhì)（溶解性、揮發(fā)性和吸附性等）不同，因此應(yīng)采用不同的方法及該方法的相應(yīng)評價(jià) 指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)。
[0047] 采用帶蓋小瓶法對SDR在自然海水中的生物降解性進(jìn)行了評價(jià)，評價(jià)指標(biāo)為累積 耗氧量。在一定時(shí)間內(nèi)累積耗氧量越大，說明被測試有機(jī)物越易生物降解。由圖3(見說明 書附圖）可W看出，SDR的累積耗氧量始終高于空白樣的累積耗氧量，說明SDR易被微生物 降解。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鉆井液用極壓抗磨潤滑劑，其特征在于，該潤滑劑由基礎(chǔ)油、極壓抗磨劑、表面 活性劑、穩(wěn)定劑組成；所述的基礎(chǔ)油為7號白油；所述的表面活性劑為苯磺酸鹽類、0P型、吐 溫類中的一種或兩種的混合物；穩(wěn)定劑為磷酸酯類、羧酸脂類或硝酸脂類中的一種或幾種 的混合物。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的極壓抗磨劑，其特征在于以植物油提取物為主劑，以含硫、 磷、氯的化合物為輔劑，在一定溫度、壓力和縮合劑的作用下縮合而成，所得產(chǎn)物為淡黃色 液體。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用極壓抗磨潤滑劑，其特征在于適用于水基鉆井液體 系，加量為〇. 1~5.0%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種極壓抗磨強(qiáng)度高、抗高溫、低熒光的鉆井液用潤滑劑SDR。該潤滑劑由表面活性劑、基礎(chǔ)油以及通過縮合反應(yīng)制得的一種含硫、磷、氯等活性元素的極壓抗磨添加劑組成。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評價(jià)表明，SDR加量為1.5％時(shí)極壓潤滑系數(shù)降低率大于80％，潤滑性能優(yōu)良，且極壓潤滑持效性強(qiáng)；通過四球機(jī)實(shí)驗(yàn)對其極壓抗磨性進(jìn)行分析，該潤滑劑負(fù)荷磨損指數(shù)為736N，燒結(jié)負(fù)荷為3037N，摩斑直徑為0.23mm，說明該潤滑劑有著較高的負(fù)荷磨損指數(shù)和燒結(jié)負(fù)荷，較低的磨斑直徑。該潤滑劑抗溫達(dá)180℃；與不同鉆井液體系配伍性良好。SDR熒光級別為1～2級，無毒，易生物降解，符合環(huán)保要求。
【IPC分類】C09K8/035
【公開號】CN105368412
【申請?zhí)枴緾N201510680585
【發(fā)明人】王偉吉, 邱正松, 鐘漢毅
【申請人】中國石油大學(xué)(華東)
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年10月20日