一种石油钻井液用无荧光润滑剂及其制备方法与流程

文档序号:39260710发布日期:2024-09-03 17:42阅读:136来源:国知局

本发明涉及钻井液用润滑剂,特别是一种石油钻井液用无荧光润滑剂及其制备方法。


背景技术:

1、润滑剂是钻井液的重要添加剂,其作用是降低钻具与井壁及钻具与金属套管间的摩擦阻力,防止泥包钻头,进而起到提高钻速、防止卡钻、减缓钻具磨损的目的。

2、钻井液润滑剂主要分为固体和液体润滑剂两大类。固体润滑剂主要包括合成聚合物小球、玻璃小球、陶瓷小球等球型颗粒和石墨类具有片层结构的颗粒,通过分离两摩擦界面并转变两界面间的摩擦方式来提供润滑作用。液体润滑剂主要包括精制矿物油、聚α-烯烃、植物油、改性植物油、合成脂肪酸酯等类。随着油气资源的日益枯竭,深水平井钻井已逐渐成为开发深层油气藏的重要技术,同步的也对钻井液的润滑剂提出了更高的要求。

3、目前大多数润滑剂均或多或少具有荧光性,容易对地质录井造成负面影响,严重影响录井工作人员在探井施工中发现新油气层;同时为了提高润滑剂的润滑性能,使得润滑剂通常由固体润滑剂石墨与液体润滑剂植物油、矿物油两者混配而成,由于石墨本身具有疏水疏油的特性,导致石墨本身容易发生团聚,甚至配置的含石墨的润滑油在存放一段时间后就出现沉积,即使添加了表面活性剂也无法有效解决沉积问题,最终使得石墨本身的性能不能有效发挥。


技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点,提供一种石油钻井液用无荧光润滑剂及其制备方法。

2、本发明的目的之一在于提供一种石油钻井液用无荧光润滑剂,按照质量份数计包括如下组分:植物油85-90份、改性石墨5-10份、氢氧化纳1-2份、极压润滑剂1-2份、司盘800.5-1份、消泡剂0.5-1份。

3、优选的,所述植物油为工业用蓖麻油、菜子油和工业用大豆油中的一种或几种。

4、优选的,所述消泡剂为硬脂酸铝、硬脂酸镁或有机硅消泡剂中的一种或几种。

5、优选的,所述极压润滑剂为磷酸酯或氮化硼的一种或几种。

6、本发明的目的之二在于提供一种石油钻井液用无荧光润滑剂的制备方法,按照如下步骤制备:

7、s1.按照质量比例称取植物油、改性石墨、极压润滑剂、司盘80、消泡剂各组分;

8、s2.将极压润滑剂、改性石墨、司盘80加入到植物油中升温至40-50℃并搅拌30min;

9、s3.将质量浓度为30%的氢氧化钠溶液加入到植物油中,搅拌并调节ph值为7-7.5;

10、s4.自然冷却至室温后加入消泡剂并搅拌30 min即得。

11、优选的,所述改性石墨按照如下方法制备,

12、s1.按照质量比称取氧化石墨烯、二氨基乙磺酸、c6-c20直链脂肪酸;

13、s2.将氧化石墨烯分散在甲苯中,缓慢加入c6-c20直链脂肪酸,加热至110-130℃,搅拌反应8-12h;

14、s3.冷却降温至70-80℃,加入二氨基乙磺酸并搅拌反应8-9h;

15、s4.冷却降至室温,离心分离出固体,60-80℃下真空干燥12小时即得。

16、优选的,在步骤s1中质量比为氧化石墨烯4-5份、二氨基乙磺酸1-2份、c6-c20直链脂肪酸10-20份。

17、优选的,c6-c20直链脂肪酸与二氨基乙磺酸均分为多份,步骤s2与s3交替进行反应多次,将c6-c20直链脂肪酸与二氨基乙磺酸交替枝接在氧化石墨烯上。

18、优选的,所述c6-c20直链脂肪酸选为饱和脂肪酸硬脂酸或月桂酸。

19、本发明具有以下优点:氧化石墨为层状结构,其上分布着众多的羟基与环氧基,通过将氧化石墨与直链脂肪酸进行反应,使环氧基与羧酸进行缩合,将脂肪酸上的疏水部分枝接在氧化石墨上,而后将氧化石墨与二氨基乙磺酸进行反应,使环氧基与二氨基乙磺酸上的氨基进行缩合,将亲水性强的磺酸基枝接在氧化石墨片上,最终形成石墨层为主体骨架,疏水烷基链与磺酸基构成侧链的毛刷结构,使氧化石墨片同时具有亲水亲油性质,避免了润滑油在长久存放过程中产生的沉积问题;氧化石墨产生的润滑性能来自于分子间的作用力,使层与层之间非常容易发生相对滑动,但是疏水烷基链的大量枝接破坏了结构性质,使石墨层之间产生摩擦阻力,通过在疏水烷基链之间枝接短链的亲水磺酸基,在石墨表面形成多个能够容纳水分子的空穴,使石墨层之间的摩擦变为水分子球之间的滚动摩擦,极大地降低了摩擦阻力;疏水烷基链为饱和直链结构,并非支链不饱和结构,能够进一步使石墨层上的侧链排布更加均匀,同时也避免后续氨基与疏水链之间发生反应,避免亲水基团枝接在烷基链上,破坏润滑结构;直链脂肪酸与二氨基乙磺酸分多次与氧化石墨进行反应,利用空间位阻效应,使烷基链与亲水基团在石墨层上的交替枝接排布更加均匀,使长链与短链之间形成的空穴大小均等,提高润滑效果;通过将改性石墨与植物油、极压润滑剂等复配制备出的润滑油不仅润滑效果好,而且无荧光、无污染、无毒,对地质录井无负面影响,不会造成录井上捞不到真实岩屑,也不会影响发现新油气层。



技术特征:

1.一种石油钻井液用无荧光润滑剂,其特征在于,按照质量份数计包括如下组分:植物油85-90份、改性石墨5-10份、氢氧化纳1-2份、极压润滑剂1-2份、司盘80 0.5-1份、消泡剂0.5-1份。

2.根据权利要求1所述的一种石油钻井液用无荧光润滑剂,其特征在于:所述植物油为工业用蓖麻油、菜子油和工业用大豆油中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种石油钻井液用无荧光润滑剂,其特征在于:所述消泡剂为硬脂酸铝、硬脂酸镁或有机硅消泡剂中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种石油钻井液用无荧光润滑剂,其特征在于:所述极压润滑剂为磷酸酯或氮化硼的一种或几种。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种石油钻井液用无荧光润滑剂的制备方法,其特征在于,按照如下步骤制备:

6.根据权利要求5所述的一种石油钻井液用无荧光润滑剂的制备方法,其特征在于,所述改性石墨按照如下方法制备,

7.根据权利要求7所述的一种石油钻井液用无荧光润滑剂的制备方法,其特征在于,在步骤s1中质量比为氧化石墨烯4-5份、二氨基乙磺酸1-2份、c6-c20直链脂肪酸10-20份。

8.根据权利要求7所述的一种石油钻井液用无荧光润滑剂的制备方法,其特征在于,c6-c20直链脂肪酸与二氨基乙磺酸均分为多份,步骤s2与s3交替进行反应多次,将c6-c20直链脂肪酸与二氨基乙磺酸交替枝接在氧化石墨烯上。

9.根据权利要求7所述的一种石油钻井液用无荧光润滑剂的制备方法,其特征在于,所述c6-c20直链脂肪酸选为饱和脂肪酸硬脂酸或月桂酸。


技术总结
本发明公开了一种石油钻井液用无荧光润滑剂及其制备方法,按照质量份数计包括如下组分:植物油85‑90份、改性石墨5‑10份、氢氧化纳1‑2份、极压润滑剂1‑2份、司盘80 0.5‑1份、消泡剂0.5‑1份。本发明制备出的润滑剂不仅润滑效果好,不易出现沉淀,而且无荧光、无污染、无毒,对地质录井无负面影响,不会影响发现新油气层。

技术研发人员:梁吉营,刘丽霞,刘守帅,梁吉青,闫根平,唐宪丽
受保护的技术使用者:河南省遨太化工有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/9/2
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