一种钻井机械用润滑剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种钻井机械用润滑剂及其制备方法，组分及各组分的质量分数如下：巴西棕榈蜡10~20份，油酸1~5份，丁基化羟甲基甲苯0.1~0.9份，三乙醇胺1~6份，硅油20~40份，微晶石蜡1~3份，甘油5~10份，羊毛脂5~10份，氯化钠1~5份，月桂醇油酸酯3~8份，亚硝酸钠0.5~2.5份，尿素1~3份，十二烷基磷酸酯盐1~8份，甲基丙烯酸0.5~1.5份，乳化剂2~6份。成本低，润滑效果好，润滑剂容易粘着在钻井机械表面，附着力强，在表面形成油膜，减少摩擦部件之间的阻力，并且水和水蒸气不能进入，抗水抗污性强，摩擦系数低，特别适用于钻井机械的工作环境。
【专利说明】一种钻井机械用润滑剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于润滑剂【技术领域】，具体涉及一种钻井机械用润滑剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在钻井及完井作业过程中，钻具与井壁、套管之间，钻井流体与钻具、井壁、套管壁 之间均会产生摩擦。在水平井、定向井的钻井过程中，重力的作用使岩屑和钻具向井壁下部 聚集，这样进一步加大了钻具和岩屑的接触面积，导致扭矩、摩阻增大，从而引起卡钻等井 下复杂事故。润滑剂可以大幅度降低钻井液的摩擦阻力，因此，水平井、定向井的钻探过程 对润滑剂的润滑性能有着更高的要求。
[0003] 上世纪五十年代国内提高钻井液润滑性能的主要手段是在泥浆中混入原油或石 油；六十年代起逐渐开始使用spanSO、磺化妥尔油等表面活性剂；八十年代以来研制并成 功地应用于现场的有石墨粉、玻璃微球等固体润滑剂和分散性好、无荧光、可生物降解的RH 系列润滑剂。
[0004] 自上世纪七十年代起，随着定向井、水平井技术的发展，国外钻井液用润滑剂得到 了大规模应用，其中美国的钻井液润滑剂以阴离子型表面活性剂为主，苏联的钻井液润滑 剂以脂肪酸皂类、氧化石油脂、林产化学品及各种工业下脚料为主，日本则以各种阴离子型 和非离子型表面活性剂为主。上述钻井液润滑剂可简要归为以下几类：①惰性固体润滑剂。 该类产品以玻璃微珠和塑料小球为代表，通过将滑动摩擦变为滚动摩擦的原理来降低扭矩 和摩阻。近年来塑料小球（苯乙烯与二乙烯苯的共聚物经成珠而得）的应用较为广泛，通 常情况下可降低35%左右的扭矩和20%左右的摩阻。②极压润滑剂。通过在金属表面形成 坚固的化学薄膜来降低界面摩阻，因此尤其适用于水平井钻进对低摩阻的需要。具有代表 性的是三种美国钻井公司的产品：EP-Bitlube、EP-Mudlube和EP-Lube。③无毒或可生物 降解润滑剂。该类产品无毒、环保、无荧光、可生物降解。具有代表性的商品有：Torq-Trim， 抗温250°C，抗钙8100g/L，不发泡，摩阻降低率为24%左右，扭矩降低率为14%左右；D0S-3， 摩阻降低率为20%?30%，扭矩降低率21%?29% ;商品名Lubeen，有机脂类混合物，不易燃 烧，易发泡，摩阻降低率为30%左右，扭矩降低率为62%左右。
[0005] 目前广泛使用的钻井液用润滑剂或者成本较高、或者污染环境、或者有荧光影响 地质录井，均不能很好地满足大规模水平井勘探开发对钻井液润滑剂的成本和性能要求。 因此，研发一种荧光强度低、成本低、润滑效果好的新型乳化润滑剂，将对石油钻探工业的 发展产生良好的促进作用。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是要提供一种钻井机械用润滑剂及其制备方法，成本低，润滑效果 好。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为： 一种钻井机械用润滑剂，组分及各组分的质量分数如下：巴西棕榈蜡ΚΓ20份，油酸 1飞份，丁基化羟甲基甲苯0. 1、.9份，三乙醇胺1飞份，硅油2(Γ40份，微晶石蜡广3份， 甘油5?10份，羊毛脂5?10份，氯化钠1飞份，月桂醇油酸酯:Γ8份，亚硝酸钠0.51.5 份，尿素1~3份，十二烷基磷酸酯盐广8份，甲基丙烯酸0.5~1. 5份，乳化剂2飞份。
[0008] 乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或者油基氨基酸钠。
[0009] 所述十二烷基磷酸酯盐为十二烷基磷酸酯钾或者十二烷基磷酸酯钠。
[0010] 一种钻井机械用润滑剂，组分及各组分的质量分数如下：巴西棕榈蜡12~18份， 油酸2?4份，丁基化羟甲基甲苯0.3、.8份，三乙醇胺2飞份，硅油23?35份，微晶石 蜡1~3份，甘油6~8份，羊毛脂6~8份，氯化钠2~4份，月桂醇油酸酯4飞份，亚硝酸钠 0. 8~1. 5份，尿素1~3份，十二烷基磷酸酯盐3~6份，甲基丙烯酸0. 8~1. 2份，乳化剂2~4 份。
[0011] 一种钻井机械用润滑剂，组分及各组分的质量分数如下：巴西棕榈蜡16份，油酸 3份，丁基化羟甲基甲苯0.5份，三乙醇胺4份，硅油28份，微晶石蜡2份，甘油7份，羊 毛脂7份，氯化钠3份，月桂醇油酸酯5份，亚硝酸钠1份，尿素2份，十二烷基磷酸酯盐 4份，甲基丙烯酸1份，乳化剂3份。
[0012] 所述一种钻井机械用润滑剂的制备方法，包括如下步骤： 1) 将巴西棕榈蜡、油酸、丁基化羟甲基甲苯、三乙醇胺、硅油、微晶石蜡、甘油和羊毛 脂按比例混匀，加热至8(T90°C，搅拌2(T40min，冷却至室温，加入十二烷基磷酸酯盐搅拌 混匀，得混合液a; 2) 将氯化钠、月桂醇油酸酯、亚硝酸钠和尿素混合，加入至6(T80°C，搅拌2(T40min，得 混合液b ; 3) 将混合液a加入到混合液b中，搅拌，搅拌过程中加入甲基丙烯酸和乳化剂，持续搅 拌l~2h，冷却得油状黏液即为钻井机械用润滑剂。
[0013] 有益效果：本发明提供一种钻井机械用润滑剂及其制备方法，成本低，润滑效果 好，润滑剂容易粘着在钻井机械表面，附着力强，在表面形成油膜，减少摩擦部件之间的阻 力，并且水和水蒸气不能进入，抗水抗污性强，摩擦系数低，特别适用于钻井机械的工作环 境。
【具体实施方式】
[0014] 实施例1 : 一种钻井机械用润滑剂，组分及各组分的质量分数如下：巴西棕榈蜡10份，油酸1 份，丁基化羟甲基甲苯0.1份，三乙醇胺1份，硅油20份，微晶石蜡1份，甘油5份，羊毛 脂5份，氯化钠1份，月桂醇油酸酯3份，亚硝酸钠0.5份，尿素1份，十二烷基磷酸酯钾 1份，甲基丙烯酸0.5份，乳化剂脂肪醇聚氧乙烯醚2份。
[0015] 制备方法，包括如下步骤： 1) 将巴西棕榈蜡、油酸、丁基化羟甲基甲苯、三乙醇胺、硅油、微晶石蜡、甘油和羊毛 脂按比例混匀，加热至85°C，搅拌30min，冷却至室温，加入十二烷基磷酸酯盐搅拌混匀，得 混合液a ; 2) 将氯化钠、月桂醇油酸酯、亚硝酸钠和尿素混合，加入至70°C，搅拌30min，得混合液 b ； 3)将混合液a加入到混合液b中，搅拌，搅拌过程中加入甲基丙烯酸和乳化剂，持续搅 拌1. 5h，冷却得油状黏液即为钻井机械用润滑剂。
[0016] 实施例2: 一种钻井机械用润滑剂，组分及各组分的质量分数如下：巴西棕榈蜡20份，油酸5份， 丁基化羟甲基甲苯0. 9份，三乙醇胺6份，硅油40份，微晶石蜡3份，甘油10份，羊毛脂10 份，氯化钠5份，月桂醇油酸酯8份，亚硝酸钠2. 5份，尿素3份，十二烷基磷酸酯钾8份，甲 基丙烯酸1. 5份，乳化剂脂肪醇聚氧乙烯醚6份。
[0017] 制备方法，包括如下步骤： 1) 将巴西棕榈蜡、油酸、丁基化羟甲基甲苯、三乙醇胺、硅油、微晶石蜡、甘油和羊毛 脂按比例混匀，加热至85°C，搅拌30min，冷却至室温，加入十二烷基磷酸酯盐搅拌混匀，得 混合液a ; 2) 将氯化钠、月桂醇油酸酯、亚硝酸钠和尿素混合，加入至70°C，搅拌30min，得混合液 b ； 3) 将混合液a加入到混合液b中，搅拌，搅拌过程中加入甲基丙烯酸和乳化剂，持续搅 拌1. 5h，冷却得油状黏液即为钻井机械用润滑剂。
[0018] 实施例3: 一种钻井机械用润滑剂，组分及各组分的质量分数如下：巴西棕榈蜡12份，油酸2 份，丁基化羟甲基甲苯0.3份，三乙醇胺2份，硅油23份，微晶石蜡1份，甘油6份，羊毛 脂6份，氯化钠2份，月桂醇油酸酯4份，亚硝酸钠0.8份，尿素1份，十二烷基磷酸酯钠 6份，甲基丙烯酸0. 8份，乳化剂油基氨基酸钠4份。
[0019] 制备方法，包括如下步骤： 1) 将巴西棕榈蜡、油酸、丁基化羟甲基甲苯、三乙醇胺、硅油、微晶石蜡、甘油和羊毛 脂按比例混匀，加热至85°C，搅拌30min，冷却至室温，加入十二烷基磷酸酯盐搅拌混匀，得 混合液a ; 2) 将氯化钠、月桂醇油酸酯、亚硝酸钠和尿素混合，加入至70°C，搅拌30min，得混合液 b ； 3) 将混合液a加入到混合液b中，搅拌，搅拌过程中加入甲基丙烯酸和乳化剂，持续搅 拌1. 5h，冷却得油状黏液即为钻井机械用润滑剂。
[0020] 实施例4 一种钻井机械用润滑剂，组分及各组分的质量分数如下：巴西棕榈蜡18份，油酸4份， 丁基化羟甲基甲苯0. 8份，三乙醇胺5份，硅油35份，微晶石蜡3份，甘油8份，羊毛脂8份， 氯化钠4份，月桂醇油酸酯6份，亚硝酸钠1. 5份，尿素3份，十二烷基磷酸酯钠6份，甲基 丙烯酸1. 2份，乳化剂油基氨基酸钠4份。
[0021] 制备方法，包括如下步骤： 1) 将巴西棕榈蜡、油酸、丁基化羟甲基甲苯、三乙醇胺、硅油、微晶石蜡、甘油和羊毛 脂按比例混匀，加热至85°C，搅拌30min，冷却至室温，加入十二烷基磷酸酯盐搅拌混匀，得 混合液a ; 2) 将氯化钠、月桂醇油酸酯、亚硝酸钠和尿素混合，加入至70°C，搅拌30min，得混合液 b ； 3)将混合液a加入到混合液b中，搅拌，搅拌过程中加入甲基丙烯酸和乳化剂，持续搅 拌1. 5h，冷却得油状黏液即为钻井机械用润滑剂。
[0022] 实施例5 一种钻井机械用润滑剂，组分及各组分的质量分数如下：巴西棕榈蜡16份，油酸3 份，丁基化羟甲基甲苯0.5份，三乙醇胺4份，硅油28份，微晶石蜡2份，甘油7份，羊毛 脂7份，氯化钠3份，月桂醇油酸酯5份，亚硝酸钠1份，尿素2份，十二烷基磷酸酯钠4 份，甲基丙烯酸1份，乳化剂油基氨基酸钠3份。
[0023] 制备方法，包括如下步骤： 1) 将巴西棕榈蜡、油酸、丁基化羟甲基甲苯、三乙醇胺、硅油、微晶石蜡、甘油和羊毛 脂按比例混匀，加热至85°C，搅拌30min，冷却至室温，加入十二烷基磷酸酯盐搅拌混匀，得 混合液a ; 2) 将氯化钠、月桂醇油酸酯、亚硝酸钠和尿素混合，加入至70°C，搅拌30min，得混合液 b ； 3) 将混合液a加入到混合液b中，搅拌，搅拌过程中加入甲基丙烯酸和乳化剂，持续搅 拌1. 5h，冷却得油状黏液即为钻井机械用润滑剂。
[0024] 对实施例Γ5制备得到的钻井机械用润滑剂进行性能测试，结果见表1。
[0025] 表 1 :
【权利要求】
1. 一种钻井机械用润滑剂，其特征在于组分及各组分的质量分数如下：巴西棕榈蜡 ΚΓ20份，油酸1飞份，丁基化羟甲基甲苯0. 1、.9份，三乙醇胺1飞份，硅油2(Γ40份，微 晶石蜡1~3份，甘油5~10份，羊毛脂5~10份，氯化钠1飞份，月桂醇油酸酯:Γ8份，亚硝 酸钠0.5~2.5份，尿素1~3份，十二烷基磷酸酯盐1~8份，甲基丙烯酸0.5~1.5份，乳化剂 2?6份。
2. 根据权利要求1所述的一种钻井机械用润滑剂，其特征在于：乳化剂为脂肪醇聚氧 乙烯醚或者油基氨基酸钠。
3. 根据权利要求1所述的一种钻井机械用润滑剂，其特征在于：所述十二烷基磷酸酯 盐为十二烷基磷酸酯钾或者十二烷基磷酸酯钠。
4. 根据权利要求1所述的一种钻井机械用润滑剂，其特征在于：组分及各组分的质量 分数如下：巴西棕榈蜡12?18份，油酸2?4份，丁基化羟甲基甲苯0.3、.8份，三乙醇胺 2飞份，硅油23~35份，微晶石蜡广3份，甘油6~8份，羊毛脂6~8份，氯化钠2~4份，月桂 醇油酸酯4飞份，亚硝酸钠0. 8~1. 5份，尿素1~3份，十二烷基磷酸酯盐3~6份，甲基丙烯 酸0.81.2份，乳化剂2?4份。
5. 根据权利要求4所述的一种钻井机械用润滑剂，其特征在于：组分及各组分的质量 分数如下：巴西棕榈蜡16份，油酸3份，丁基化羟甲基甲苯0.5份，三乙醇胺4份，硅油 28份，微晶石蜡2份，甘油7份，羊毛脂7份，氯化钠3份，月桂醇油酸酯5份，亚硝酸钠1 份，尿素2份，十二烷基磷酸酯盐4份，甲基丙烯酸1份，乳化剂3份。
6. 权利要求1~5中任意一项所述一种钻井机械用润滑剂的制备方法，其特征在于包括 如下步骤： 1) 将巴西棕榈蜡、油酸、丁基化羟甲基甲苯、三乙醇胺、硅油、微晶石蜡、甘油和羊毛 脂按比例混匀，加热至8(T90°C，搅拌2(T40min，冷却至室温，加入十二烷基磷酸酯盐搅拌 混匀，得混合液a; 2) 将氯化钠、月桂醇油酸酯、亚硝酸钠和尿素混合，加入至6(T80°C，搅拌2(T40min，得 混合液b ; 3) 将混合液a加入到混合液b中，搅拌，搅拌过程中加入甲基丙烯酸和乳化剂，持续搅 拌l~2h，冷却得油状黏液即为钻井机械用润滑剂。
【文档编号】C09K8/035GK104232032SQ201410512257
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】陈凌, 王琰, 任琪, 程晓 申请人:无锡康柏斯机械科技有限公司