一种钻井液用硫氮型极压润滑剂的制备方法及其应用

本发明属于石油钻井用钻井液，具体涉及一种钻井液用硫氮型极压润滑剂、制备方法及其应用。

背景技术：

1、随着常规资源的开采耗尽，油气行业正朝向非常规资源的方向发展。在非常规石油资源勘探开发过程中，摩擦是导致钻探难度增加的主要因素之一，特别是在大位移水平井、大斜度井、定向井、长裸眼井等复杂结构井中，摩擦阻力呈几何倍数增加。高摩阻往往会引起起下钻遇阻、卡钻等复杂事故，同时还会带来高扭矩，高环空循环压耗，极大地浪费钻机的能耗，减少钻头破岩的效率，导致钻探无法达到理想的深度或长度。

2、向钻井液中加入润滑剂是降低摩阻的有效方法，能够减少卡钻等井下复杂情况，保证安全、快速钻进。目前国内外商业化钻井液润滑剂大约有180多种，占钻井液处理剂使用总量的6％。其中液体润滑剂能在钻具与井壁之间形成润滑油膜，使钻具与井壁直接接触面积最小化，从而降低摩擦系数。然而，在面对井下高温高载荷条件下，大多数液体润滑剂形成的油膜被破坏，导致摩擦系数急剧增加。

3、在钻井液润滑剂中加入极压润滑剂能有效增强润滑油膜强度，显著降低摩擦阻力和扭矩。因此，开发了一种硫氮型钻井用极压润滑剂。

技术实现思路

1、本发明提供了一种钻井液用硫氮型极压润滑剂、制备方法及其应用，以解决普通液体润滑剂难以满足大位移长水平段井、定向井等复杂工艺井的钻探技术难题。

2、本发明目的通过以下技术方案来实现：

3、一种钻井液用硫氮型极压润滑剂，所述极压润滑剂为一种图1的化合物：

4、本发明还提供了一种钻井液用硫氮型极压润滑剂的制备方法，包括以下步骤：

5、步骤1：按质量份比称取各个原料，包括：18～27份脂肪胺，15～20份2-氯-5-氯甲基噻唑，8～12份三乙胺，12～16份氨水，250～360份氯仿；

6、步骤2：室温下将2-氯-5-氯甲基噻唑、三乙胺和氯仿混合搅拌得到液体a，将脂肪胺与氯仿混合搅拌得到液体b；

7、步骤3：将液体b加入到液体a中，搅拌6h以上得到液体c；

8、步骤4：将氨水加入到液体c中，室温下搅拌4h以上，反应结束用旋转蒸发仪旋干得到粗产物。

9、步骤5：将粗产物过柱分离纯化得到纯产物。

10、进一步地，步骤3中液体b在冰浴条件下加入。

11、进一步地，步骤3中溶液b采用滴加方式。

12、进一步地，步骤3中加入溶液b后搅拌反应时间为8h以上。

13、进一步地，步骤4中氨水采用滴加方式。

14、进一步地，步骤4中加入氨水后搅拌反应为6h以上。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、1、本发明制备的钻井液用硫氮型极压润滑剂以氨基作为活性吸附基团在钻柱、套管和岩石上进行稳定吸附，以硫、氮作为极压元素更易与钻柱、套管发生化学反应生成高强度化学反应膜。

17、2、本发明制备的钻井液用硫氮型极压润滑剂，其极压润滑系数降低率高达92％，泥饼黏附系数降低率高达58％，指标均高于标准，表明其润滑性能优异。

技术特征：

1.一种钻井液用硫氮型极压润滑剂及其制备方法及应用，其特征在于，所述润滑剂为一种图1的化合物。

2.根据权利要求1所述的图1的化合物，其r为c12-c18的直链。

3.一种如权利要求1所述的硫氮型极压润滑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的硫氮型极压润滑剂的制备方法，其特征在于，步骤3中液体b在冰浴条件下加入。

5.根据权利要求3所述的硫氮型极压润滑剂的制备方法，其特征在于，步骤3中液体b采用滴加方式加入。

6.根据权利要求3所述的硫氮型极压润滑剂的制备方法，其特征在于，步骤3中液体b加入后搅拌反应时间为8h以上。

7.根据权利要求3所述的硫氮型极压润滑剂的制备方法，其特征在于，步骤4中氨水采用滴加方式加入。

8.根据权利要求3所述的硫氮型极压润滑剂的制备方法，其特征在于，步骤4中氨水加入后搅拌反应为6h以上。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的硫氮型极压润滑剂的应用，其特征在于：制备得到的硫氮型极压润滑剂与钻井液一起使用进行钻井。

技术总结
本发明属于石油钻井用钻井液技术领域，公开了一种硫氮型极压润滑剂，其制备方法如下：按比例准备原料，将2‑氯‑5‑氯甲基噻唑、三乙胺和氯仿混合搅拌得到液体A，将脂肪胺与氯仿混合搅拌得到液体B。然后将将液体B加入到液体A中，搅拌一段时间得到液体C。将氨水加入到液体C中，室温下搅拌，反应结束用旋转蒸发仪旋干得到粗产物，将粗产物过柱分离纯化得到纯产物。本发明制备的硫氮型极压润滑剂具有稳定的吸附性，且在高负荷条件下易与金属形成化学反应膜，其极压润滑系数降低率可达92％，泥饼黏附系数降低率可达58％。

技术研发人员：黄丹超,陈世林,白杨,谢刚,李文哲,代锋,李欣,晏玮,张转
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13