本发明涉及一种石油钻井液助剂，具体是一种钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡。本发明还涉及所述钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡的制备方法。
背景技术：
：在油气井钻井过程中，由于地层中含有很多页岩，很容易导致钻井钻头卡钻，造成井壁失稳，发生井塌、埋钻等事故，加剧钻头和钻具上的磨损，造成重大经济损失；钻井过程中，井底周围地应力释放，常规钻井液会增加井底的钻探强度，不利于井底稳定钻探，加大钻井钻头阻力；传统钻井液材料难以降解，会对储层造成很大程度的污染，影响后期油气井的开采产量。发明人检索到以下相关专利文献：cn1171434a公开了一种金属材料的冷塑性加工用水系润滑剂，该金属材料的冷塑性加工用水系润滑剂由下列成分组成:(a)水溶性无机盐、(b)固体润滑剂、(c)选自矿物油、动植物油脂和合成油中的至少一种油成分、(d)表面活性剂、以及(e)水,固体润滑剂和水溶性无机盐的重量比(b/a)是0.05/1—2/1,相对于水溶性无机盐和固体润滑剂的总量,油成分的重量比(c/(a+b))是0.05/1—1/1,固体润滑剂和油成分各自均匀分散和乳化。cn103436241a公开了一种纳米嵌膜乳化润滑剂。主要解决了水平井摩阻大、托压严重、钻井液润滑效果差的问题。该纳米嵌膜乳化润滑剂的组分及配比按重量百分比如下：改性石蜡10～30％、复合乳化剂3％～11％、碱度调节剂0.5～3％、纳米石墨0.5～2％，余量为水。cn104559951a公开了一种钻井液用石墨固体润滑剂及其制备方法，适合页岩气水平井的环保型水基钻井液。石墨固体润滑剂包括如下：石墨、乳化剂、水解聚丙烯腈铵盐、硅酸钠、硫酸钠。cn105567178a公开了一种钻井液用石墨烯润滑剂的制备方法，组合物含有表面活性剂、消泡剂、超微石墨和石墨烯通过一定装置制备完成，所述装置制备为超声波设备和真空冷冻干燥设备。cn102676129a公开了一种适于页岩气水平井的类水基润滑剂，所述润滑剂含有水、多元醇、植物油脂、乳化剂，所述乳化剂为改性的改性共聚物链，其改性基团包括主链上接枝有源自多巴胺的基团的羧甲基壳聚糖。cn103013462a公开了一种钻井液用塑料球固体润滑剂及其制备方法。所述塑料球固体润滑剂含有特定的苯乙烯、二乙烯苯、丙烯酸、聚四氟乙烯、石蜡、二氧化硅、过氧化苯甲酰、聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸，所述其制备方法包括以下五个步骤：脱阻、浸泡、交联反应、蒸球、分级。以上这些技术对于如何使钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡能够解决现在钻井过程中钻头和钻具易磨损、钻井阻力大的问题，同时该固体润滑剂能有效降低对储层的污染，并未给出具体的指导方案。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题在于，提供一种钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡，它能够解决现在钻井过程中井底易卡钻、钻头和钻具易磨损、钻井阻力大的问题，同时该固体润滑剂具有较强的生物降解性，能有效降低对储层的污染。为此，本发明所要解决的另一个技术问题在于，提供一种钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡的制备方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡(即钻井液用固体润滑剂乳化石蜡)，其技术方案在于它是由下述重量配比(重量份数，质量份数)的原料制成的：清水15份～20份，矿物油20份～30份，石蜡20份～30份，聚乙烯蜡12份～18份，乳化剂2份～5份，元明粉(硫酸钠)1份～3份，稠化剂0.5份～1.5份，云母粉20份～30份。所述的乳化剂采用乳化剂np-10、乳化剂tx-10中的一种或两种(原料)的组合，两种(原料)组合时其配比是任意的；所述的矿物油为7号白油、10号白油、15号白油中的一种(原料)或者三种(原料)的组合，三种(原料)组合时其配比是任意的；所述的稠化剂为cmc(即羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠)、pac(即聚合氯化铝)、黄原胶中的一种(原料)或三种(原料)的组合，三种(原料)组合时其配比是任意的。所述的钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡的制备方法包括如下工艺步骤：①制备乳液：按上述重量配比在反应釜内加入清水，在清水中加入矿物油、(固体)石蜡、聚乙烯蜡，缓慢加热至75℃～85℃，开启搅拌，再加入乳化剂和元明粉进行乳化反应，保证反应釜内的物料ph值在8～9，乳化反应时间为1～1.5h，温度为75℃～85℃，之后加入稠化剂，最后将乳液完全冷却至室温；②制备固体润滑剂：将云母粉加入到(步骤①最后冷却至室温得到的)乳液中，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡(所得产物也就是为钻井液用固体润滑剂乳化石蜡)。上述技术方案中，优选的技术方案可以是，所述的步骤①中搅拌速率最好为50～100r/min，步骤②中搅拌速率最好为50～100r/min。上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡是由下述重量配比的原料制成的：清水15份，矿物油20份，石蜡20份，聚乙烯蜡18份，乳化剂5份，元明粉1份，稠化剂0.5份，云母粉30份。所述的乳化剂为np-10乳化剂与tx-10乳化剂两种原料的组合(组合物，混合物)，np-10乳化剂与tx-10乳化剂的重量之比为1∶1.5；所述的矿物油为7号白油、10号白油、15号白油三种原料的组合(组合物)，7号白油、10号白油、15号白油三种原料的重量之比为1∶1.5∶1.5；所述的稠化剂为黄原胶。所述的钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡的制备方法包括如下工艺步骤：①制备乳液：按上述重量配比在反应釜内加入15份清水，在清水中加入5份7号白油、7.5份10号白油、7.5份15号白油、20份石蜡、18份聚乙烯蜡，缓慢加热至80℃，开启搅拌，再加入2份np-10乳化剂、3份tx-10乳化剂和1份元明粉进行乳化反应，保证反应釜内的物料ph值在8～9，乳化反应时间为1h，温度为80℃，之后加入0.5份稠化剂，最后将乳液完全冷却至室温；②制备固体润滑剂：将30份云母粉加入到乳液中，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡。上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡是由下述重量配比的原料制成的：清水18份，矿物油25，石蜡25份，聚乙烯蜡15份，乳化剂3份，元明粉2份，稠化剂1份，云母粉25份。所述的乳化剂为tx-10乳化剂；所述的矿物油为7号白油；所述的稠化剂为cmc(即羧甲基纤维素)、pac(即聚合氯化铝)、黄原胶三种原料的组合(组合物)，cmc、pac、黄原胶三种原料的重量之比为1∶1∶2。所述的钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡的制备方法包括如下工艺步骤：①制备乳液：按上述重量配比在反应釜内加入18份清水，在清水中加入25份7号白油、25份石蜡、15份聚乙烯蜡，缓慢加热至75℃，开启搅拌，再加入3份tx-10乳化剂和2份元明粉进行乳化反应，保证反应釜内的物料ph值在8～9，乳化反应时间为1.5h，温度为75℃，之后加入1份稠化剂，最后将乳液完全冷却至室温；②制备固体润滑剂：将25份云母粉加入到乳液中，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡。上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述的钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡是由下述重量配比的原料制成的：清水20份，矿物油30份，石蜡30份，聚乙烯蜡12份，乳化剂2份，元明粉3份，稠化剂1.5份，云母粉20份。所述的乳化剂为np-10乳化剂、；所述的矿物油为15号白油；所述的稠化剂为pac(即聚合氯化铝)。所述的钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡的制备方法包括如下工艺步骤：①制备乳液：按上述重量配比在反应釜内加入20份清水，在清水中加入30份15号白油、30份石蜡、12份聚乙烯蜡，缓慢加热至85℃，开启搅拌，再加入2份np-10乳化剂和3份元明粉进行乳化反应，保证反应釜内的物料ph值在8～9，乳化反应时间为1.5h，温度为85℃，之后加入1.5份稠化剂，最后将乳液完全冷却至室温；②制备固体润滑剂：将20份云母粉加入到乳液中，然后混合搅拌均匀，所得产物即为钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡。本发明所述的无水乳化石蜡是指水和石蜡、聚乙烯蜡在乳化剂作用下形成乳液，具体为油包水型结构，乳液外面是油，水分子裹在里面，所以叫做“无水”乳化石蜡。本发明的固体润滑剂达到了良好的性能效果，参见本说明书后面的表1，本发明的固体润滑剂性能为：表观粘度变化量±5，粘附系数降低率≥30％。本发明的固体润滑剂与现有技术比较具有以下有益效果：(1)所述固体润滑剂具有良好的润滑性能，能抗160℃以上高温，有利于改善钻头、钻具和钻屑的表面性质，减少钻头、钻具及其它配件的磨损，延长了钻具和钻头的使用寿命(钻头的使用寿命延长了35％以上)；(2)所述固体润滑剂制备过程简单，易于实施，生产成本低；(3)所述固体润滑剂无毒、无害、自然条件下能自然缓慢降解，能很好的保护油气层。综上所述，本发明解决了现在钻井过程中钻头和钻具易磨损、生产成本高、工艺复杂的问题，同时该固体润滑剂具有较强的生物降解性，有效降低了对储层的污染。具体实施方式为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1：本发明所述的钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡是由下述重量配比的原料制成的：清水15份，矿物油20份，石蜡20份，聚乙烯蜡18份，乳化剂5份，元明粉1份，稠化剂0.5份，云母粉30份。所述的乳化剂为np-10乳化剂与tx-10乳化剂两种原料的组合(组合物)，np-10乳化剂与tx-10乳化剂的重量之比为1∶1.5；所述的矿物油为7号白油、10号白油、15号白油三种原料的组合，7号白油、10号白油、15号白油三种原料的重量之比为1∶1.5∶1.5；所述的稠化剂为黄原胶。所述的钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡的制备方法包括如下工艺步骤：①制备乳液：按上述重量配比在反应釜内加入15份清水，在清水中加入5份7号白油、7.5份10号白油、7.5份15号白油、20份石蜡、18份聚乙烯蜡，缓慢加热至80℃，开启搅拌(搅拌速率为75～90r/min，选用80～85r/min)，再加入2份np-10乳化剂、3份tx-10乳化剂和1份元明粉进行乳化反应，保证反应釜内的物料ph值在8～9(选用8，ph值可用质量百分比浓度为30％的氢氧化钠水溶液调节)，乳化反应时间为1h，温度为80℃，之后加入0.5份稠化剂，最后将乳液完全冷却至室温；②制备固体润滑剂：将30份云母粉加入到乳液中，然后混合搅拌均匀(搅拌速率为75～90r/min，选用80～85r/min)，所得产物即为钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡。实施例2：本发明所述的钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡是由下述重量配比的原料制成的：清水18份，矿物油25份，石蜡25份，聚乙烯蜡15份，乳化剂3份，元明粉2份，稠化剂1份，云母粉25份。所述的乳化剂为tx-10乳化剂；所述的矿物油为7号白油；所述的稠化剂为cmc(即羧甲基纤维素)、pac(即聚合氯化铝)、黄原胶三种原料的组合，cmc、pac、黄原胶三种原料的重量之比为1∶1∶2。所述的钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡的制备方法包括如下工艺步骤：①制备乳液：按上述重量配比在反应釜内加入18份清水，在清水中加入25份7号白油、25份石蜡、15份聚乙烯蜡，缓慢加热至75℃，开启搅拌(搅拌速率为70～80r/min)，再加入3份tx-10乳化剂和2份元明粉进行乳化反应，保证反应釜内的物料ph值在8～9，乳化反应时间为1.5h，温度为75℃，之后加入1份稠化剂(即加入0.25份cmc、0.25份pac、0.5份黄原胶)，最后将乳液完全冷却至室温；②制备固体润滑剂：将25份云母粉加入到乳液中，然后混合搅拌均匀(搅拌速率为70～80r/min)，所得产物即为钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡。实施例3：本发明所述的钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡是由下述重量配比的原料制成的：清水20份，矿物油30份，石蜡30份，聚乙烯蜡12份，乳化剂2份，元明粉3份，稠化剂1.5份，云母粉20份。所述的乳化剂为np-10乳化剂；所述的矿物油为15号白油；所述的稠化剂为pac(即聚合氯化铝)。所述的钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡的制备方法包括如下工艺步骤：①制备乳液：按上述重量配比在反应釜内加入20份清水，在清水中加入30份15号白油、30份石蜡、12份聚乙烯蜡，缓慢加热至85℃，开启搅拌(搅拌速率为50～65r/min)，再加入2份np-10乳化剂和3份元明粉进行乳化反应，保证反应釜内的物料ph值在8～9，乳化反应时间为1.5h，温度为85℃，之后加入1.5份稠化剂，最后将乳液完全冷却至室温；②制备固体润滑剂：将20份云母粉加入到乳液中，然后混合搅拌均匀(搅拌速率为50～65r/min)，所得产物即为钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡。以下为本发明的试验部分：本发明的钻井液用固体润滑剂无水乳化石蜡可适用不同工况的油田开采钻井液体系。在钻井液体系中的用量根据实际的钻井地质条件而定，不同区块的地质条件决定了固体润滑剂加量的不同，如在我国鄂尔多斯盆地东缘煤层气钻井过程中，固体润滑剂的加量一般为1％～4％(重量百分比)。表1为(以上)各实施例制备的固体润滑剂性能测定结果。表1各实施例制备的固体润滑剂性能测定结果实施例表观粘度变化量粘附系数降低率(％)实施例1+1≥41.5实施例2+0.5≥41.9实施例3+1≥41.4由表1可知：本发明各实施例制备的固体润滑剂均能达到良好的性能效果。与已有相关的固体类的润滑剂相比，本发明(以上各实施例)的制造成本皆降低了20％以上。本发明的固体润滑剂与现有技术比较具有以下有益效果：(1)所述固体润滑剂具有良好的润滑性能，能抗160℃以上高温，有利于改善钻头、钻具和钻屑的表面性质，减少钻头、钻具及其它配件的磨损，延长了钻具和钻头的使用寿命(钻头的使用寿命延长了35％以上)；(2)所述固体润滑剂制备过程简单，易于实施，生产成本低；(3)所述固体润滑剂无毒、无害、自然条件下能自然缓慢降解，能很好的保护油气层。综上所述，本发明的固体润滑剂(无水乳化石蜡)是一种可生物降解的环境友好型润滑剂，其在应用于钻井液时，能显著降低钻具磨阻、扭矩，改善钻井液的润滑性。该润滑剂无荧光，生物毒性低，易生物降解，与钻井液的配伍性好，抗盐性能好，在20％盐水和饱和盐水中性能优于其它同类产品，尤其是在高温条件下(160℃)润滑性能良好,且成本较低,原料广泛,具有广泛的适用性。本发明解决了现在钻井过程中钻头和钻具易磨损、生产成本高、工艺复杂的问题，同时该固体润滑剂具有较强的生物降解性，有效降低了对储层的污染。当前第1页12