一种无荧光抗磨损基础油及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于油田化学助剂领域，具体涉及一种无荧光抗磨损基础油及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着油气勘探领域的不断拓展，深井、超深井、大位移大斜度井的数量逐 年增多，地层条件日益复杂，荧光、润滑、磨损成为钻井面临的主要难题之一。在钻探过程 中，随着深度增加，井底温度和压力都随之增加，钻井液中润滑剂会发生降解，润滑性降低， 同时，套管、钻具等设备磨损加剧，容易造成粘卡、井壁坍塌卡钻和缩径卡钻等卡钻事故。目 前所用的一般润滑剂，如白油、原油等，不能有效降低钻柱的扭矩和摩阻，且具有一定的荧 光性，在探井及一些重点井的使用过程中，对地质录井具有较大的影响，影响油气层的勘探 及开米。
[0003] CN103834368A公开了一种钻井液用高效无荧光润滑剂及其制备方法，该润滑剂的 组成为:合成基础油95~98份，高效极压添加剂0.5~1份，表面改性的纳米材料0.8~1.5 份;合成基础油可以为聚烯烃、合成酯、聚醚中的一种或几种，高效极压添加剂为硫化烯 烃棉籽油、硫化异丁烯、亚磷酸二正丁酯、硼酸盐中的一种或混合物，表面改性的纳米材料 为三硫化二钼纳米材料或超细聚四氟乙烯分子材料。CN104559954A公开了一种钻井液用低 泡低荧光润滑剂及其制备方法，该润滑剂的组成为:基础油20~40%，脂肪酸酯40~60%， 表面活性剂5~10%，消泡剂3~10%。
[0004] 现有技术中，应用于钻井液的润滑剂，产品的抗温性、抗磨性和润滑性往往难以兼 顾，高温条件下，润滑剂不抗高温而引起性能降低，甚至完全没有润滑和减低摩阻的能力。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种无荧光抗磨损基础油，从而解决现有应用于钻井液的润 滑剂，抗温性、抗磨性和润滑性难以兼顾的问题。
[0006] 本发明的第二个目的是提供上述无荧光抗磨损基础油的制备方法。
[0007] 为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
[0008] -种无荧光抗磨损基础油，由以下质量百分比的组分组成:聚α-烯烃60~80%，亲 油性纳米二氧化娃10~20%，含氟表面活性剂10~20%。
[0009] 聚α-烯烃(ΡΑ0合成基础油）为API-1509基础油分类标准规定的IV类基础油。优选 的，所述聚烯烃为低粘度聚烯烃;进一步优选的，所述聚烯烃为PA06、PA08中的一种 或两种。采用上述聚烯烃具有更好的物理、化学稳定性和流动性。
[0010] 亲油性纳米二氧化硅可选用市售常规品种，或采用现有技术制备。优选的，所述亲 油性纳米二氧化娃的粒径为10~20nm。
[0011] 普通烃类表面活性剂的分子结构由两部分组成：即碳氢烷基(疏水基)和极性基团 (亲水基）。含氟表面活性剂具有类似的分子结构，只是碳氢烷基由氟碳烷基所代替，极性基 则大致相同。优选的，所述含氟表面活性剂的亲水亲油平衡值(HLB值)小于10，即具有亲油 性的含氟表面活性剂。优选的，含氟表面活性剂为EL-1006氟表面活性剂。
[0012] 本发明提供的无荧光抗磨损基础油，各组分配比合理，ΡΑ0合成基础油综合性能优 异，亲油性纳米二氧化硅容易分散到ΡΑ0合成基础油中，能有效地提高产品的耐磨性和在刚 性部件的填补和抛光作用，含氟表面活性剂的抗温性好，物理、化学性质稳定;无荧光抗磨 损基础油中，各组分的协同作用，使产品的闪点可以达到240°C，使用安全性好；同时，在高 温(200~250 °C)下具有良好的抗磨性和润滑性，所得产品密度为0.82~0.85g/cm3，运动粘 度（100 °C )2 5mm2/s，倾点< -35 °C，荧光级别< 4，磨痕直径< 0 · 6mm，综合使用性能良好。
[0013] 本发明提供的无荧光抗磨损基础油，可通过加入钻井液提高油田定向井、水平井 钻井过程中套管、钻具等的抗磨性能，延长套管、钻具等设备的使用寿命;也可以应用在油 田开采领域采油设备的齿轮润滑油。
[0014] 上述无荧光抗磨损基础油的制备方法，包括:密闭条件下，将聚α-烯烃、亲油性纳 米二氧化硅混匀，升温至150~160°C后，再加入含氟表面活性剂混合，即得无荧光抗磨损基 础油。
[0015] 优选的，所述混合的时间为1~2小时。
[0016] 本发明提供的无荧光抗磨损基础油的制备方法，制备工艺简单，操作方便，所得产 品为无色透明液体，具有良好的稳定性;润滑效果好;荧光等级<4级，不影响录井;适合大 规模推广应用。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。以下实施例中，亲油性纳米二氧化 硅的粒径为10~20nm，型号为VK-SP15，购自宜城晶瑞新材料有限公司；含氟表面活性剂为 EL-1006氟表面活性剂，购自东莞市易立安化工科技有限公司公司。
[0018] 实施例1
[0019] 本实施例的无荧光抗磨损基础油，由以下质量百分比的组分组成：聚α-烯烃60%， 亲油性纳米二氧化硅20 %，含氟表面活性剂20 %。聚α-烯烃为ΡΑ0 6,含氟表面活性剂的HLB 值小于10。
[0020] 本实施例的无荧光抗磨损基础油的制备方法，是在密闭条件下，将聚α-烯烃、亲油 性纳米二氧化硅混匀，升温至150°C后，再加入含氟表面活性剂混合lh，即得无荧光抗磨损 基础油。
[0021] 实施例2
[0022]本实施例的无荧光抗磨损基础油，由以下质量百分比的组分组成：聚α_烯烃80%， 亲油性纳米二氧化硅10%，含氟表面活性剂10%。聚α-烯烃为ΡΑ0 8,含氟表面活性剂的HLB 值小于10。
[0023]本实施例的无荧光抗磨损基础油的制备方法，是在密闭条件下，将聚α-烯烃、亲油 性纳米二氧化硅混匀，升温至160°C后，再加入含氟表面活性剂混合1.5h，即得无荧光抗磨 损基础油。
[0024] 实施例3
[0025]本实施例的无荧光抗磨损基础油，由以下质量百分比的组分组成：聚α_烯烃70%， 亲油性纳米二氧化硅15%，含氟表面活性剂15%。聚α-烯烃为PAO 6和PAO 8按1:1的质量比 组成的混合物，含氟表面活性剂的HLB值为小于10。
[0026]本实施例的无荧光抗磨损基础油的制备方法，是在密闭条件下，将聚α-烯烃、亲油 性纳米二氧化硅混匀，升温至155°C后，再加入含氟表面活性剂混合2h，即得无荧光抗磨损 基础油。
[0027] 试验例
[0028]本试验例对实施例1~3所得无荧光抗磨损基础油的性能进行检测，结果如表1所 示。以下试验项目中，密度的检测按照GB/T 1884《原油和液体石油产品密度实验室测定法》 的规定进行；闪点的检测按照GB/T 3536《石油产品闪点和燃点的确定克利夫兰开口杯法》 的规定进行;运动粘度的检测按照GB/T 265《石油产品运动粘度测定法》测定100°C的运动 粘度;倾点的检测按照GT/B 3535《石油产品倾点测定法进行》的规定进行。
[0029] (1)荧光级别的试验方法如下：
[0030] 称取脱水、脱盐和去杂质后的原油〇.5g，用50mL氯仿稀释，取其溶液5mL倾入洁净 试管中，此液为标准荧光15级（即lmL氯仿中含有原油O.Olg)。再将此溶液用氯仿稀释一倍， 取出5mL为标准14级（即lmL氯仿中含有原油0.005g)，依次类推至Ijl级荧光标准；
[0031 ]称取试样0.5g，放入装有20mL氯仿的烧杯中，摇动浸泡5min后，过滤，将滤液装入 比色管中，在地质荧光仪下与标准系列比色对比，确定荧光级别。
[0032] (2)磨痕直径的试验方法如下：
[0033] 试验仪器为符合GB/T 12583要求的四球磨损试验机;在杠杆比为1:20,试验力为 588N，主轴转速为1450r/min，试验时间为30min的条件下，进行试验;试验后，用直读式显微 镜在磨痕的水平方向和垂直方向测量三个试验钢球的磨痕直径，取算术平均值。
[0034] 表1实施例1~3所得无焚光抗磨损基础油的性能指标检测结果
[0035]
[0036] ~由表1的试验结果可知，本发明所得产品的荧光级别可达到3级，且耐温性可达到, 200~250°C，EL-1006氟表面活性剂的加入使产品的热力学和化学稳定性增强，使产品在 200~250°C的高温条件下不分解，润滑和耐磨性能良好。
【主权项】
1. 一种无荧光抗磨损基础油，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：聚α-烯烃60 ~80%，亲油性纳米二氧化硅10~20%，含氟表面活性剂10~20%。2. 如权利要求1所述的无焚光抗磨损基础油，其特征在于，所述亲油性纳米二氧化娃的 粒径为10~20nm。3. 如权利要求1所述的无荧光抗磨损基础油，其特征在于，所述含氟表面活性剂的亲水 亲油平衡值小于10。4. 如权利要求1或3所述的无荧光抗磨损基础油，其特征在于，所述含氟表面活性剂为 EL-1006氟表面活性剂。5. 如权利要求1所述的无荧光抗磨损基础油，其特征在于，所述聚α-烯烃为PAO 6、PAO 8中的一种或两种。6. -种如权利要求1所述的无荧光抗磨损基础油的制备方法，其特征在于，密闭条件 下，将聚α-烯烃、亲油性纳米二氧化硅混勾，升温至150~160°C后，再加入含氟表面活性剂 混合，即得无荧光抗磨损基础油。7. 如权利要求6所述的无荧光抗磨损基础油的制备方法，其特征在于，所述混合的时间 为1~2h。
【专利摘要】本发明公开了一种无荧光抗磨损基础油及其制备方法。该基础油由以下质量百分比的组分组成：聚α-烯烃60～80％，亲油性纳米二氧化硅10～20％，含氟表面活性剂10～20％。本发明提供的无荧光抗磨损基础油，各组分配比合理，协同作用，闪点达到240℃，使用安全性好；抗温性能好，在高温情况下具有良好的抗磨性和润滑性，可应用于油田定向井、水平井的套管、钻具的抗磨剂，以及高温水平井、大斜度定向井、探井和高难度复杂井的润滑剂。
【IPC分类】C10M111/04, C09K8/03
【公开号】CN105567179
【申请号】CN201610071002
【发明人】周乐群, 靳占军, 武召, 李乐乐
【申请人】濮阳市科丰化学处理剂有限公司, 周乐群
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年2月1日