专利名称：固体纳米乳化石蜡及其制备方法
技术领域：
本发明属于含有高分子物质的固体制品领域，具体涉及到钻井液用固体纳米乳化石蜡。
背景技术：
石蜡是一种用途广泛的石油烃混合物，具有防水、抗油、上光等综合性能，在皮革、造纸、纺织及石油化工等方面广泛使用。石蜡及其它动植物蜡在室温都呈固态，不溶于水，溶于有机溶剂。由于有机溶剂污染环境，使用不便，因此需将石蜡以微粒分散于水中制成O/W型乳状液。乳化石蜡产品是一种投入少、产出多、附加值高的产品。由于石蜡乳液抑制黏土膨胀和分散的能力较强，防塌和润滑性能好，可保证在复杂地层安全钻进，有很好的油层保护效果，因此在石油钻探 工业中有很好的应用前景。石蜡是一种难于乳化的物质，制备乳化颗粒细而匀，稳定性好的蜡乳液，目前仍为上述应用中的一个难题。乳化石蜡是将石蜡均匀地分散在水中，借助乳化剂的定向吸附作用，在机械外力的作用下制成的一种含蜡含水的均匀流体。根据所使用的表面活性剂的类型可分为阳离子型乳化蜡、阴离子型乳化蜡、非离子型乳化蜡和两性离子型乳化蜡。在国外乳化蜡的生产是一个相当成熟的工艺。20世纪50年代，美孚石油公司开始研究开发乳化蜡。60年代，美国己普遍使用乳化蜡。70年代，英国、联邦德国、日本也开始研究和应用乳化蜡。目前，国内乳化蜡产品的研究工作还刚刚起步，所生产的乳化蜡产品的品种、规格还较少。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题在于克服现有技术的缺点，提供一种混合均匀、稳定性好、便于贮藏的固体纳米乳化石蜡。本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种固体纳米乳化石蜡的制备方法。解决上述技术问题所采用的技术方案由下述质量份配比的原料制成:
切片石蜡100
乳化剂30 50
数均分子量为7400的羧甲基纤维素钠I 3
液体石蜡5 20
白油20 40
7,酿7 R
水150 350上述的乳化剂由司班60的质量分数为34% 53%、吐温80的质量分数为47% 66%混合制成；切片石蜡为市场上销售的商品，由上海标本模型厂销售。在本发明的原料配比中优选按下述质量份配比的原料制成:
切片石蜡100
乳化剂35 45
数均分子量为7400的羧甲基纤维素钠I 2
液体石蜡5 15
白油25 35
乙醇3 6
水160 300在本发明的原料配比中最佳按下述质量份配比的原料制成:
切片石蜡100
乳化剂40
数均分子量为7400的羧甲基纤维素钠2
液体石蜡10
白油30
乙醇5
水2、0在本发明的原料配比中，乳化剂由司班60的质量分数最佳为44%、吐温80的质量分数最佳为56%混合制成。上述的固体纳米乳化石蜡的制备方法由下述步骤组成:1、将切片石蜡放入三口烧瓶中，75 95°C油浴加热，待切片石蜡溶化后加入乳化剂和乙醇，100转/分钟搅拌均匀。2、再加入液体石蜡和白油，100转/分钟搅拌均匀。3、分3次每间隔10分钟加入75 95°C PH值为9的水，600 1000转/分钟搅拌，以第一次加完水开始计时。4、28分钟后加入数均分子量为7400的羧甲基纤维素钠，搅拌35分钟，倒出产物，冷水冷却，制备成固体纳米乳化石蜡。在上述的固体纳米乳化石蜡的制备方法的步骤3中，分3次每间隔10分钟加入最佳90°C PH值为9的水，最佳800转/分钟搅拌，以第一次加完水开始计时。
采用本发明制备的固体纳米乳化石蜡均匀、稳定、用量少、便于贮藏及运输，具有良好的润滑性，所制备的固体纳米乳化石蜡添加到基浆中制备成钻井液，经实验室研究实验，表明固体纳米乳化石蜡具有很好的润滑性，能满足钻井工程的要求，可作为钻井液的添加剂。
图1是实施例1制备的固体纳米乳化石蜡用激光粒度仪测试的曲线。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。实施例1以所用原料切片石蜡IOg为例，所用的其它原料及其质量配比如下:
切片石蜡IOg
乳化剂4g
数均分子量为7400的羧甲基纤维素钠0.2g
液体石蜡Ig
白油3g
乙醇0.5g
水25g上述的乳化剂由1 .76g司班60和2.24g吐温80混合制成，在其配比中，司班60的质量分数为44%，吐温80的质量分数56%。上述固体纳米乳化石蜡的制备方法如下:1、称取IOg切片石蜡，放入三口烧瓶中，90°C油浴加热，待切片石蜡溶化后加入乳化剂，乙醇，100转/分钟搅拌均匀。2、再加入液体石蜡和白油，100转/分钟搅拌均匀。3、分3次每间隔10分钟加入90°C PH值为9的水，800转/分钟搅拌，以第一次加完水开始计时。4、28分钟后加入数均分子量为7400的羧甲基纤维素钠，搅拌35分钟，倒出产物，冷水冷却，制备成固体纳米乳化石蜡。实施例2以所用原料IOg切片石蜡为例，所用的其它原料及其质量配比如下:切片石蜡IOg
乳化剂3g
数均分子量为7400的羧甲基纤维素钠0.1g
液体石蜡0.5g
白油2g
乙醇0.2g
水15g制备乳化剂所用原料与实施例1相同，在原料配比中，司班60的质量分数、吐温80的质量分数与实施例1相同。固体纳米乳化石蜡的制备方法与实施例1相同，制备成固体纳米乳化石蜡。实施例3以所用原料IOg切片石蜡为例，所用的其它原料及其质量配比如下:
切片石蜡IOg 乳化剂5g
数均分子量为7400的竣甲基纤维素钠0.3g
液体石蜡2g
白油4g
乙醇0.8g
水3 Sg 制备乳化剂所用原料与实施例1相同，在原料配比中，司班60的质量分数、吐温80的质量分数与实施例1相同。固体纳米乳化石蜡的制备方法与实施例1相同，制备成固体纳米乳化石蜡。实施例4以所用原料IOg切片石蜡为例，所用的其它原料及其质量配比如下:
切片石蜡IOg
乳化剂3.5g
数均分子量为7400的羧甲基纤维素钠0.lg
液体石蜡0.5g
白油2.5g
乙醇0.3g
水16g
制备乳化剂所用原料与实施例1相同，在原料配比中，司班60的质量分数、吐温80的质量分数与实施例1相同。固体纳米乳化石蜡的制备方法与实施例1相同，制备成固体纳米乳化石蜡。实施例5以所用原料IOg切片石蜡为例，所用的其它原料及其质量配比如下:
切片石蜡IOg
乳化剂4.5g
数均分子量为7400的羧甲基纤维素钠0.2g
液体石蜡1.Sg
`白油3.5g
乙醇0.6g 水30g 制备乳化剂所用原料与实施例1相同，在原料配比中，司班60的质量分数、吐温80的质量分数与实施例1相同。`固体纳米乳化石蜡的制备方法与实施例1相同，制备成固体纳米乳化石蜡。实施例6以所用原料IOg切片石蜡为例，所用的其它原料及其质量配比如下:在以上的实施例1 5中，乳化剂的用量与相应的实施例相同，在乳化剂的配比中，司班60的质量分数为34%，吐温80的质量分数66%，其它原料及其用量与相应的实施例相同。固体纳米乳化石蜡的制备方法与实施例1相同，制备成固体纳米乳化石蜡。实施例7以所用原料IOg切片石蜡为例，所用的其它原料及其质量配比如下:在以上的实施例1 5中，乳化剂的用量与相应的实施例相同，在乳化剂的配比中，司班60的质量分数为53%，吐温80的质量分数47%，其它原料及其用量与相应的实施例相同。固体纳米乳化石蜡的制备方法与实施例1相同，制备成固体纳米乳化石蜡。实施例8在以上的实施例1 7所用的原料及其配比与相应的实施例相同。在制备方法的步骤3中，分3次每间隔10分钟加入75°C PH值为9的水，1000转/分钟搅拌，以第一次加完水开始计时。其他步骤与实施例1相同，制备成固体纳米乳化石蜡。实施例9在以上的实施例1 5所用的原料及其配比与相应的实施例相同。在制备方法的步骤3中，分3次每间隔10分钟加入95°C PH值为9的水，600转/分钟搅拌，以第一次加完水开始计时。其他步骤与实施例1相同，制备成固体纳米乳化石蜡。为了确定本发明的最佳工艺步骤，发明人进行了大量的实验室研究试验，各种试验情况如下:1、确定乳化剂原料配比取切片石蜡5份，每份10g，分别置于5个500ml三口烧瓶中，90°C油浴加热，待切片石蜡溶化后分别加入4g乳化剂和0.5g乙醇，5份乳化剂按下述质量配比混合制成:2.12g 司班 60、1.88g 吐温 80，1.96g 司班 60、2.04g 吐温 80，1.76g 司班 60、2.24g吐温80，1.56g司班60、2.44g吐温80，1.36g司班60、2.64g吐温80。100转/分钟搅拌均匀。其他步骤与实施例1相同，制备成5种固体纳米乳化石蜡。所制备的固体纳米乳化石蜡采用GNF-1型高温高压粘附仪测试粘附系数，具体测试步骤如下:配制基浆:在400mL去离子水中加入20g钙质膨润土和1.0g碳酸钠，11000转/分钟搅拌20分钟，室温密闭老化24小时，得含土量为5%的基浆。测量粘附系数:分别取每种固体纳米乳化石蜡8.42g加入已经老化的基浆中配制成5种钻井液，11000转/分钟搅拌20分钟，再老化24小时，用GNF-1型高温高压粘附仪测量粘附系数。加热到80°C，将配好的钻井液以11000转/分钟搅拌10分钟，倒入盛液杯，力口压，变为泥饼，用GNF-1型高温高压粘附仪按仪器的操作步骤测量泥饼的扭矩，按下式计算粘附系数:f=MX 0.845 XlCT2式中f为粘附系数,M为扭矩,单位为N.ηι。计算结果:基衆的粘附系数为0.0876。钻井液的粘附系数降低率按下式计算:Δ= (0.0876-f2) /0.0876X 100%式中Λ为钻井液粘附系数降低率，f2为钻井液的粘附系数。测试和计算结果见表
1所制备的固体纳米乳化石蜡采用激光粒度仪测试粒径，结果见表I。表I乳化剂的原料配比对固体纳米乳化石蜡性质的影响
权利要求
1.一种固体纳米乳化石蜡，其特征在于它是由下述质量份配比的原料制成:切片石蜡100乳化剂30 50数均分子量为7400的羧甲基纤维素钠I 3液体石蜡5 20 白油20 40 乙醇 2 8 水150 350 上述的乳化剂由司班60的质量分数为34% 53%、吐温80的质量分数为47% 66%混合制成。
2.根据权利要求1所述的固体纳米乳化石蜡，其特征在于它是由下述质量份配比的原料制成:切片石蜡100乳化剂35 45数均分子量为7400的羧甲基纤维素钠I 2液体石蜡5 15白油25 35乙醇3 6广160 300。
3.根据权利要求1所述的固体纳米乳化石蜡，其特征在于它是由下述质量份配比的原料制成:切片石蜡100孚L化剂40数均分子量为7400的羧甲基纤维素钠2液体石蜡10白油30乙醇5水250。
4.根据权利要求1所述的固体纳米乳化石蜡，其特征在于:所述的乳化剂由司班60的质量分数为44%、吐温80的质量分数为56%混合制成。
5.一种固体纳米乳化石蜡的制备方法，其特征在于由下述步骤组成: (I)将切片石蜡放入三口烧瓶中，75 95°C油浴加热，待切片石蜡溶化后加入乳化剂和乙醇，100转/分钟搅拌均匀；(2)再加入液体石蜡和白油，100转/分钟搅拌均匀； (3)分3次每间隔10分钟加入75 95°CPH值为9的水，6001000转/分钟搅拌，以第一次加完水开始计时； (4)28分钟后加入羧甲基纤维素钠，搅拌35分钟，倒出产物，冷水冷却，得到固体纳米乳化石蜡。
6.根据权利要求5所述的固体纳米乳化石蜡的制备方法，其特征在于:在固体纳米乳化石蜡的制备方法的步骤(3)中，分3次每间隔10分钟加入90°C PH值为9的水，800转/分钟搅拌，以第一次 加完水开始计时。
全文摘要
一种固体纳米乳化石蜡及其制备方法，所用原料的质量份配比为切片石蜡100、乳化剂30～50、数均分子量为7400的羧甲基纤维素钠1～3、液体石蜡5～20、白油20～40、乙醇2～8、水150～350。其制备方法切片石蜡放入三口烧瓶，75～95℃油浴加热，切片石蜡溶化后加入乳化剂和乙醇，100转/分钟搅拌均匀；加入液体石蜡和白油，100转/分钟搅拌均匀；分3次每间隔10分钟加入75～95℃PH值为9的水，600～1000转/分钟搅拌，以第一次加完水开始计时；28分钟后加入羧甲基纤维素钠，搅拌35分钟，产物冷却，得固体纳米乳化石蜡。固体纳米乳化石蜡添加到基浆中制备成钻井液，经实验，表明固体纳米乳化石蜡具有很好的润滑性，能满足钻井工程要求。
文档编号C08L1/26GK103087535SQ20131003666
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者雷忠利, 钞婷, 杨红 申请人:陕西师范大学