一种钻井液用抗磨减阻剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种钻井液用抗磨减阻剂及其制备方法，其特征在于，所述抗磨减阻剂配方主要原料包括植物油酸、棉子油，硫磺粉，二乙醇胺，煤油等，辅助原料包括磷酸三丁酯，有机土，T323极压抗磨剂等；所述钻井液用抗磨减阻剂中各组份占减阻剂总量的重量比为，植物油酸7%～13%，棉子油26%～31%，硫磺粉6%～11%，二乙醇胺3%～5%，煤油27%～29%，辅料及其他材料合计12%～17%；所述钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，包括磺化反应、酰胺化反应和中和混配反应。采用本发明进行钻井时，减阻剂能优先吸附在钻具表面，生成致密的高强度保护膜，降低钻井液润滑性，降低金属表面摩擦和磨损，有效降低钻井液的极压润滑系数和泥饼粘附系数，减少钻井过程中阻卡等事故发生。
【专利说明】一种钻井液用抗磨减阻剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油开采化学【技术领域】，特别涉及一种钻井液用抗磨用减阻剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]伴随石油天然气勘探开发步伐的深入，深井、大斜度井、水平井越来越多，而在这类井的施工过程中由于施工周期长或井眼轨迹狗腿度大，钻具与套管之间由于相互摩擦， 造成钻杆磨损，套管局部磨薄或磨破导致井筒无法达到承压要求，给钻井生产带来严重隐患或造成重大事故，减少了油气井的开采寿命，极可能造成重大的经济损失和人员伤亡。在油气开采钻井过程中，普通润滑剂在高温、高密度、高固相、强碱条件下，由于交联、降解、挥发、破乳等因素而失去活性，润滑、减阻效能大大降低。除此之外，在大斜度井段钻井过程中，钻柱与井壁接触面积增大，摩阻增加，井眼清洗不力，井壁不稳定，极有可能导致缩径、 坍塌以及岩屑床的形成，增加了钻井过程中的扭矩与摩阻。如果润滑性及减阻性控制不好， 极易引发粘卡、泥包等复杂事故，并造成流动阻力的增大，降低机械钻速。
[0003]因此，开发出一种能够有效降低井下摩阻系数的钻井液用抗磨减阻剂，减少套管的磨损，提高钻井液的润滑性，降低井下摩阻系数，减少粘附卡钻和钻头泥包的几率，有效提高钻井速度，提高油气井勘探开发效益，在油气开采钻井过程中，显得尤为重要。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种能优先吸附在钻具表面，在钻具和套管的表面形成一层致密的高强度的保护膜，从而大大降低金属表面摩擦和磨损，同时有效降低钻井液的极压润滑系数和泥饼粘附系数，减少钻井过程中阻卡等事故发生的钻井液用抗磨减阻剂。
[0005]本发明通过以下技术方案实现:
一种钻井液用抗磨减阻剂，其特征在于，配方主要原料包括植物油酸、棉子油，硫磺粉， 二乙醇胺，煤油等；辅助原料包括磷酸三丁酯，有机土，T323极压抗磨剂等。
`[0006]进一步，所述钻井液用抗磨减阻剂中各组份占减阻剂总量的重量比为，植物油酸 7%~13%，棉子油26%~31%，硫磺粉6%~11%，二乙醇胺3%~5%，煤油27%~29%，辅料及其他材料合计12%~17%。
[0007]进一步，所述植物油酸中，顺-9-十八碳烯酸有效含量为95%以上。
[0008]进一步，所述棉籽油中，油酸有效含量在31%~34%之间，硬脂酸有效含量在 48%~61%之间。
[0009]一种钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，该方法包括以下步骤:
(1)在磺化反应条件下，按照权利要求2中所述配方比例，将棉子油与硫磺粉混合物反应得到磺化脂肪酸盐含量> 75%的磺化棉籽油复合物；
(2)在磺化反应条件下，按照权利要求2中所述配方比例，将植物油酸与硫磺粉混合物反应得到磺化脂肪酸盐含量> 75%的磺化油酸复合物；(3)在酰胺化反应条件下，将步骤(2)所得的磺化油酸复合物与和二乙醇胺混合反应，得到减阻剂主体复合物；
(4)在中和反应条件下，将步骤(1)所得的磺化棉籽油复合物、步骤(3)所得的减阻剂主体复合物、煤油及磷酸三丁酯，有机土，T323极压抗磨剂等辅料按配方比例进行混配，得到抗磨减阻剂成品。
[0010]进一步，所述钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，步骤(1)磺化反应条件包括温度为160°C，时间为 170 ~230min。
[0011]进一步，所述钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，步骤(2)磺化反应条件包括温度为160°C，时间为 160 ~2IOmin。
[0012]进一步，所述钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，步骤(3)酰胺化反应条件包括温度为 130°C~150°C，时间为 160 ~220min。
[0013]进一步，所述钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，步骤(4)中和反应条件包括温度为常温，时间为120~140mino
[0014]本发明涉及的钻井液用抗磨减阻剂是由多种具有极压性和抗磨性的有机材料在高温条件下复合而成，有益效果体现在:
(I)本发明涉及的钻井液用抗磨减阻剂抗高温，荧光可调，极压抗磨性好，极压润滑性优异，提升开采效率。
[0015](2)本发明可生成致密的高强度保护膜，优先吸附在钻具表面，降低表面摩擦和磨损，有效降低钻井液的极压润滑系数和泥饼粘附系数，提高润滑性，减少钻井过程中阻卡等事故的发生。
【具体实施方式】
[0016]本发明提供一种能优先吸附在钻具表面，大大降低金属表面摩擦和磨损的产品，同时也能有效降低钻井液的极压润滑系数和泥饼粘附系数，减少钻井过程中阻卡等事故发生的钻井液用抗磨减阻剂。
[0017]本发明通过以下技术方案实现:
一种钻井液用抗磨减阻剂，其特征在于，配方主要原料包括植物油酸、棉子油，硫磺粉，二乙醇胺，煤油等；辅助原料包括磷酸三丁酯，有机土，T323极压抗磨剂等。
[0018]进一步，所述钻井液用抗磨减阻剂中各组份占减阻剂总量的重量比为，植物油酸7%~13%，棉子油26%~31%，硫磺粉6%~11%，二乙醇胺3%~5%，煤油27%~29%，辅料及其他材料合计12%~17%。
[0019]进一步，所述植物油酸中，顺-9-十八碳烯酸有效含量为95%以上。
[0020]进一步，所述棉籽油中，油酸有效含量在31%~34%之间，硬脂酸有效含量在48%~61%之间。
[0021]一种钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，该方法包括以下步骤:
(1)在磺化反应条件下，按照权利要求2中所述配方比例，将棉子油与硫磺粉混合物反应得到磺化脂肪酸盐含量> 75%的磺化棉籽油复合物；
(2)在磺化反应条件下，按照权利要求2中所述配方比例，将植物油酸与硫磺粉混合物反应得到磺化脂肪酸盐含量> 75%的磺化油酸复合物；(3)在酰胺化反应条件下，将步骤(2)所得的磺化油酸复合物与和二乙醇胺混合反应， 得到减阻剂主体复合物；
(4)在中和反应条件下，将步骤(1)所得的磺化棉籽油复合物、步骤(3)所得的减阻剂主体复合物、煤油及磷酸三丁酯，有机土，T323极压抗磨剂等辅料按配方比例进行混配，得到抗磨减阻剂成品。
[0022]进一步，所述钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，步骤(1)磺化反应条件包括温度为 160°C，时间为 170 ~230min。
[0023]进一步，所述钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，步骤(2)磺化反应条件包括温度为 160°C，时间为 160 ~2IOmin。
[0024]进一步，所述钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，步骤(3)酰胺化反应条件包括温度为 130°C~150°C，时间为 160 ~220min。
[0025]进一步，所述钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，步骤(4)中和反应条件包括温度为常温，时间为120~140mino
[0026]此外，本发明还提供了由上述方法制备得到的钻井液减阻剂。
[0027]以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0028]在以下测试例中，所述钻井液中含有如下组分:0.5重量份的碳酸钠(湖北荆州市万达化工有限公司)，5重量份钠膨润土(山东信通膨润土有限公司)，0.3重量份重晶石粉 (广西鑫力矿业有限公司)，0.5重量份的羧甲基纤维素钠盐(濮阳市鑫源聚合物有限公司)， 100重量份蒸馏水(符合GB/T 6682—2008三级水标准)。
[0029]实施例1:
在温度为160°C磺化反应条件下，将28重量份的棉子油与9重量份的硫磺粉反应 190min，得到磺化脂肪酸盐含量为77%的磺化棉籽油复合物，将8重量份的棉子油与7重量份的硫磺粉反应180min，得到磺化脂肪酸盐含量为75%的磺化油酸复合物；然后在酰胺化反应条件下，将35重量份的磺化油酸复合物与3重量份的二乙醇胺在145°C条件下，酰胺化反应170min，得到减阻剂主体复合物；最后，将36重量份的磺化棉籽油复合物、21重量份的减阻剂主体复合物、28份的煤油、15份的辅料及其它材料在常温条件下，混配130min，得到抗磨减阻剂成品CQ-1-01。测试结果显示，该产品密度为密度，0.99g/cm3，膨润土试样浆磨失量降低率64%，加重试样浆磨失量降低率56%，膨润土试样浆润滑系数降低率82%，加重试样浆润滑系数降低率67%。
[0030]实施例2:
在温度为160°C磺化反应条件下，将29重量份的棉子油与10重量份的硫磺粉反应 200min，得到磺化脂肪酸盐含量为79%的磺化棉籽油复合物，将9重量份的棉子油与8重量份的硫磺粉反应190min，得到磺化脂肪酸盐含量为74%的磺化油酸复合物；然后在酰胺化反应条件下，将38重量份的磺化油酸复合物与4重量份的二乙醇胺在150°C条件下，酰胺化反应210min，得到减阻剂主体复合物；最后，将38重量份的磺化棉籽油复合物、20重量份的减阻剂主体复合物、26份的煤油、16份的辅料及其它材料在常温条件下，混配140min，得到抗磨减阻剂成品CQ-1-02。测试结果显示，该产品密度为密度，1.03g/cm3，膨润土试样浆磨失量降低率65%，加重试样浆磨失量降低率58%，膨润土试样浆润滑系数降低率84%，加重试样浆润滑系数降低率63%。[0031]实施例3:
在温度为160°C磺化反应条件下，将30重量份的棉子油与10重量份的硫磺粉反应190min，得到磺化脂肪酸盐含量为79%的磺化棉籽油复合物，将10重量份的棉子油与8重量份的硫磺粉反应190min，得到磺化脂肪酸盐含量为73%的磺化油酸复合物；然后在酰胺化反应条件下，将39重量份的磺化油酸复合物与5重量份的二乙醇胺在145°C条件下，酰胺化反应185min，得到减阻剂主体复合物；最后，将39重量份的磺化棉籽油复合物、23重量份的减阻剂主体复合物、27份的煤油、11份的辅料及其它材料在常温条件下，混配125min，得到抗磨减阻剂成品CQ-1-03。测试结果显示，该产品密度为密度，1.02g/cm3，膨润土试样浆磨失量降低率65%，加重试样浆磨失量降低率53%，膨润土试样浆润滑系数降低率85%，加重试样浆润滑系数降低率62%。
[0032]虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了描述，但是，本领域普通技术人员应当了解，可以不限于上述实施例的描述，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种变化。
【权利要求】
1.一种钻井液用抗磨减阻剂，其特征在于，配方主要原料包括植物油酸、棉子油，硫磺粉，二乙醇胺，煤油等；辅助原料包括磷酸三丁酯，有机土，T323极压抗磨剂等。
2.根据权利要求1所述的钻井液用抗磨减阻剂，其特征在于，所述钻井液用抗磨减阻剂中各组份占减阻剂总量的重量比为，植物油酸7%~13%，棉子油26%~31%，硫磺粉6%~11%，二乙醇胺3%~5%，煤油27%~29%，辅料及其他材料合计12%~17%。
3.根据权利要求1所述的钻井液用抗磨减阻剂，其特征在于，所述植物油酸中，顺-9-十八碳烯酸有效含量为95%以上。
4.根据权利要求1所述的钻井液用抗磨减阻剂，其特征在于，所述棉籽油中，油酸有效含量在31%~34%之间，硬脂酸有效含量在48%~61%之间。
5.一种钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，该方法包括以下步骤: (1)在磺化反应条件下，按照权利要求2中所述配方比例，将棉子油与硫磺粉混合物反应得到磺化脂肪酸盐含量> 75%的磺化棉籽油复合物； (2)在磺化反应条件下，按照权利要求2中所述配方比例，将植物油酸与硫磺粉混合物反应得到磺化脂肪酸盐含量> 75%的磺化油酸复合物； (3)在酰胺化反应条件下，将步骤(2)所得的磺化油酸复合物与和二乙醇胺混合反应，得到减阻剂主体复合物； (4)在中和反应条件下，将步骤(1)所得的磺化棉籽油复合物、步骤(3)所得的减阻剂主体复合物、煤油及磷酸三丁酯，有机土，T323极压抗磨剂等辅料按配方比例进行混配，得到抗磨减阻剂成品。`
6.根据权利要求5所述的一种钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(I)磺化反应条件包括温度为160°C，时间为170~230min。
7.根据权利要求5所述的一种钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)磺化反应条件包括温度为160°C，时间为160~2IOmin。
8.根据权利要求5所述的一种钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)酰胺化反应条件包括温度为130°C~150°C，时间为160~220min。
9.根据权利要求5所述的一种钻井液用抗磨减阻剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中和反应条件包括温度为常温,时间为120~140min。
【文档编号】C09K8/03GK103571441SQ201310471487
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】江玉文, 杨威, 江春华 申请人:四川康克石油科技有限公司