鉆井液用水基潤滑油及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及技術鉆井液用潤滑油領域，是一種鉆井液用水基潤滑油及其制備方法；原料按重量份數包括棉籽油25份至35份、甲酯8份至12份、質量百分比為40%氫氧化鈉水溶液4份至6份、水50份至60份、表面活性劑4份至6份。本發明公開了一種鉆井液用水基潤滑油及其制備方法，本發明得到的潤滑油加入到水基或油基鉆井液中能與鉆井液配伍性能良好，能明顯降低水基或油基鉆井液的泥餅黏附系數，改善鉆井液的流動性，降低環空流阻，防止井壁失穩，提高鉆井液的攜帶性和鉆屑的抑制性，從而適用于高難度復雜井、大斜角定向井、水平井鉆井液體系配制使用，且原料來源廣泛，工藝簡單，成本低廉，使用前景廣泛。
【專利說明】
鉆井液用水基潤滑油及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及技術鉆井液用潤滑油領域，是一種鉆井液用水基潤滑油及其制備方 法。
【背景技術】
[0002] 鉆井液潤滑劑大多為動植物油類衍生物、合成化合物和表面活性劑調配而成，它 們大多具有極好的潤滑性，此類為液體潤滑劑；另一類為固體潤滑劑，如石墨玻璃微珠、塑 料微珠、碳珠等，專用于降低鉆桿扭矩的場合，有些潤滑劑有防鉆頭泥包的作用，又可稱為 防泥包劑，目前國內使用的鉆井液用潤滑劑大多數為油基潤滑油，加入水基鉆井液中時配 伍性差，潤滑效果不明顯。
【發明內容】
[0003] 本發明提供了一種鉆井液用水基潤滑油及其制備方法，克服了上述現有技術之不 足，其能有效解決現有技術使用的鉆井液用潤滑劑大多數為油基潤滑油，加入水基鉆井液 中時配伍性差，潤滑效果不明顯的問題。
[0004] 本發明的技術方案之一是通過以下措施來實現的：一種鉆井液用水基潤滑油，原 料按重量份數包括棉籽油25份至35份、甲酯8份至12份、質量百分比為40%氫氧化鈉水溶液4 份至6份、水50份至60份、表面活性劑4份至6份。
[0005] 下面是對上述發明技術方案之一的進一步優化或/和改進： 上述鉆井液用水基潤滑油按下述方法得到:第一步，將所需量的棉籽油和甲酯混合，并 加熱恒溫攪拌得到混合物;第二步，向混合物中加入常溫的質量百分比為40%氫氧化鈉水溶 液，攪拌進行皂化反應得到皂化反應物;第三步，待皂化反應完全得到皂化反應物后，降溫 得到白色乳狀皂化混合物;第四步，向皂化混合物加入水，恒溫攪拌使其與水充分反應得到 反應物;第五步，向反應物中加入表面活性劑，加熱攪拌將殘余的水充分乳化后降至常溫得 到自由流動液體即得本發明鉆井液用水基潤滑油。
[0006] 上述第一步中，加熱溫度為90攝氏度至105攝氏度，攪拌速率為700轉/分，反應時 間為25分鐘至35分鐘。
[0007] 上述第二步中，皂化反應溫度為90攝氏度至105攝氏度，攪拌速率為700轉/分，反 應時間為11 〇分鐘至130分鐘。
[0008] 上述第三步中，降溫至75攝氏度至85攝氏度，攪拌速率為700轉/分，反應時間為25 分鐘至35分鐘。
[0009] 上述第四步中，加熱溫度為75攝氏度至85攝氏度，攪拌速率為500轉/分，反應時間 為150分鐘至210分鐘。
[0010]上述第五步中，加熱溫度為75攝氏度至85攝氏度，攪拌速率為500轉/分，反應時間 為55分鐘至65分鐘。
[0011]本發明的技術方案之二是通過以下措施來實現的：一種鉆井液用水基潤滑油的制 備方法，按下述步驟進行:第一步，將所需量的棉籽油和甲酯混合，并加熱恒溫攪拌得到混 合物;第二步，向混合物中加入常溫的質量百分比為40%氫氧化鈉水溶液，攪拌進行皂化反 應得到皂化反應物;第三步，待皂化反應完全得到皂化反應物后，降溫得到白色乳狀皂化混 合物;第四步，向皂化混合物加入水，恒溫攪拌使其與水充分反應得到反應物;第五步，向反 應物中加入表面活性劑，加熱攪拌將殘余的水充分乳化后降至常溫得到自由流動液體即得 本發明鉆井液用水基潤滑油。
[0012]下面是對上述發明技術方案之二的進一步優化或/和改進： 上述第一步中，加熱溫度為90攝氏度至105攝氏度，攪拌速率為700轉/分，反應時間為 25分鐘至35分鐘。
[0013]上述第二步中，皂化反應溫度為90攝氏度至105攝氏度，攪拌速率為700轉/分，反 應時間為11 〇分鐘至130分鐘。
[0014]上述第三步中，降溫至75攝氏度至85攝氏度，攪拌速率為700轉/分，反應時間為25 分鐘至35分鐘。
[0015]上述第四步中，加熱溫度為75攝氏度至85攝氏度，攪拌速率為500轉/分，反應時間 為150分鐘至210分鐘。
[0016]上述第五步中，加熱溫度為75攝氏度至85攝氏度，攪拌速率為500轉/分，反應時間 為55分鐘至65分鐘。
[0017] 本發明公開了一種鉆井液用水基潤滑油及其制備方法，本發明得到的潤滑油加入 到水基或油基鉆井液中能與鉆井液配伍性能良好，能明顯降低水基或油基鉆井液的泥餅黏 附系數，改善鉆井液的流動性，降低環空流阻，防止井壁失穩，提高鉆井液的攜帶性和鉆肩 的抑制性，從而適用于高難度復雜井、大斜角定向井、水平井鉆井液體系配制使用，且原料 來源廣泛，工藝簡單，成本低廉，使用前景廣泛。
【具體實施方式】
[0018] 本發明不受下述實施例的限制，可根據本發明的技術方案與實際情況來確定具體 的實施方式。
[0019] 實施例1，該鉆井液用水基潤滑油，原料按重量份數包括棉籽油25份至35份、甲酯8 份至12份、質量百分比為40%氫氧化鈉水溶液4份至6份、水50份至60份、表面活性劑4份至6 份。
[0020] 實施例2，該鉆井液用水基潤滑油，原料按重量份數包括棉籽油25份或35份、甲酯8 份或12份、質量百分比為40%氫氧化鈉水溶液4份或6份、水50份或60份、表面活性劑4份或6 份。
[0021] 實施例3,作為上述實施例優化，該鉆井液用水基潤滑油的制備方法，按下述步驟 得到:第一步，將所需量的棉籽油和甲酯混合，并加熱恒溫攪拌得到混合物;第二步，向混合 物中加入常溫的質量百分比為40%氫氧化鈉水溶液，攪拌進行皂化反應得到皂化反應物;第 三步，待皂化反應完全得到皂化反應物后，降溫得到白色乳狀皂化混合物;第四步，向皂化 混合物加入水，恒溫攪拌使其與水充分反應得到反應物;第五步，向反應物中加入表面活性 劑，加熱攪拌將殘余的水充分乳化后降至常溫得到自由流動液體即得本發明鉆井液用水基 潤滑油。
[0022]實施例4，作為上述實施例優化，在第一步中，加熱溫度為90攝氏度至105攝氏度， 攪拌速率為700轉/分，反應時間為25分鐘至35分鐘。
[0023]實施例5,作為上述實施例優化，在第二步中，皂化反應溫度為90攝氏度至105攝氏 度，攪拌速率為700轉/分，反應時間為110分鐘至130分鐘。
[0024]實施例6,作為上述實施例優化，在第三步中，降溫至75攝氏度至85攝氏度，攪拌速 率為700轉/分，反應時間為25分鐘至35分鐘。
[0025]實施例7，作為上述實施例優化，在第四步中，加熱溫度為75攝氏度至85攝氏度，攪 拌速率為500轉/分，反應時間為150分鐘至210分鐘。
[0026]實施例8,作為上述實施例優化，在第五步中，加熱溫度為75攝氏度至85攝氏度，攪 拌速率為500轉/分，反應時間為55分鐘至65分鐘。
[0027] 實施例9，該鉆井液用水基潤滑油，按下述步驟得到:第一步，將原料按重量份數為 35份的棉籽油和12份的甲酯混合，在加熱溫度為90攝氏度，攪拌速率為700轉/分的條件下， 恒溫攪拌25分鐘得到混合物;第二步，向混合物中加入重量份數為6份常溫的質量百分比為 40%氫氧化鈉水溶液，在加熱溫度為90攝氏度，攪拌速率為700轉/分的條件下，攪拌進行皂 化反應110分鐘后得到皂化反應物;第三步，待皂化反應完全得到皂化反應物后，將溫度降 至75攝氏度，攪拌速率不變的條件下繼續反應25分鐘得到白色乳狀皂化混合物;第四步，向 皂化混合物加入重量份數為50份的水，在溫度不發生變化的條件下將攪拌速率降至500轉/ 分使其與水充分反應150分鐘得到反應物;第五步，向反應物中加入重量份數為6份的表面 活性劑，在加熱溫度為75攝氏度、攪拌速率為500轉/分的條件下將殘余的水分子充分乳化 55分鐘后，溫度降至常溫得到自由流動液體即得本發明鉆井液用水基潤滑油。
[0028] 實施例10，該鉆井液用水基潤滑油，按下述步驟得到：第一步，將原料按重量份數 為25份的棉籽油和8份的甲酯混合，在加熱溫度為100攝氏度，攪拌速率為700轉/分的條件 下，恒溫攪拌30分鐘得到混合物;第二步，向混合物中加入重量份數為4份常溫的質量百分 比為40%氫氧化鈉水溶液，在加熱溫度為100攝氏度，攪拌速率為700轉/分的條件下，攪拌進 行皂化反應120分鐘后得到皂化反應物;第三步，待皂化反應完全得到皂化反應物后，將溫 度降至80攝氏度，攪拌速率不變的條件下繼續反應30分鐘得到白色乳狀皂化混合物;第四 步，向皂化混合物加入重量份數為55份的水，在溫度不發生變化的條件下將攪拌速率降至 500轉/分使其與水充分反應180分鐘得到反應物;第五步，向反應物中加入重量份數為4份 的表面活性劑，在加熱溫度為80攝氏度、攪拌速率為500轉/分的條件下將殘余的水分子充 分乳化60分鐘后，溫度降至常溫得到自由流動液體即得本發明鉆井液用水基潤滑油。
[0029] 實施例11，該鉆井液用水基潤滑油，按下述步驟得到：第一步，將原料按重量份數 為30份的棉籽油和10份的甲酯混合，在加熱溫度為105攝氏度，攪拌速率為700轉/分的條件 下，恒溫攪拌35分鐘得到混合物;第二步，向混合物中加入重量份數為5份常溫的質量百分 比為40%氫氧化鈉水溶液，在加熱溫度為105攝氏度，攪拌速率為700轉/分的條件下，攪拌進 行皂化反應130分鐘后得到皂化反應物;第三步，待皂化反應完全得到皂化反應物后，將溫 度降至85攝氏度，攪拌速率不變的條件下繼續反應35分鐘得到白色乳狀皂化混合物;第四 步，向皂化混合物加入重量份數為60份的水，在溫度不發生變化的條件下將攪拌速率降至 500轉/分使其與水充分反應210分鐘得到反應物;第五步，向反應物中加入重量份數為5份 的表面活性劑，在加熱溫度為85攝氏度、攪拌速率為500轉/分的條件下將殘余的水分子充 分乳化65分鐘后，溫度降至常溫得到自由流動液體即得本發明鉆井液用水基潤滑油。
[0030] 對實施例9、實施例10和實施例11得到的鉆井液用水基潤滑油進行理化指標檢測： 取四個高速攪拌杯，兩組為空白組，兩組為實驗組，四組攪拌杯分別加入400ml蒸餾水， 2〇g(精確到O.Olg)鈉膨潤土，〇.8g(精確到O.Olg)無水碳酸鈉，在高速攪拌器上攪拌20min 后，在24°C±3°C下密閉養護2處。（空白組和實驗組設置為兩組是為了減少實驗誤差）。
[0031] 表觀粘度升高值、密度變化值測試 將上述兩組實驗組分別加入本發明實施例9、實施例10和實施例11得到的鉆井液用水 基潤滑油試樣，將四組攪拌杯放置1分鐘后，按GB/T16783.1中的規定測試兩組空白組和兩 組實驗組的密度值及表觀粘度值從而對比后得到密度變化值和表觀粘度升高值以及現有 技術比較值見表1所示。
[0032] 泥餅黏附系數降低率測試 將上述兩組實驗組分別加入本發明實施例9、實施例10和實施例11得到的鉆井液用水 基潤滑油試樣，試樣量為4.5ml，兩組空白組和兩組實驗組分別攪拌10分鐘后，用泥餅黏附 系數測定儀分別測定兩組空白組和兩組實驗組的泥餅黏附系數。測定條件為:壓差3.5MPa， 測定時間30min，黏附盤黏附于泥餅后分別讀取30min和45min的黏附系數，兩組空白組和兩 組實驗組在45min時的黏附系數大于或等于0.12時，在30min測定的黏附系數數據才有意 義，通過比較實驗組和空白組得到泥餅黏附系數降低率及現有技術泥餅黏附系數降低率比 較見表2所示，本發明中，在45min時測定的黏附系數均大于或等于0.12,因此表2中的數據 均有實驗意義。
[0033]潤滑系數降低率測試 將上述兩組實驗組分別加入本發明實施例9、實施例10和實施例11得到的鉆井液用水 基潤滑油試樣，試樣量為2.0ml，兩組空白組和兩組實驗組分別攪拌10分鐘后，用潤滑系數 測定儀分別測定兩組空白組和兩組實驗組的潤滑系數，空白組和實驗組測定條件完全一 致。通過比較實驗組和空白組得到潤滑系數降低率及現有技術潤滑系數降低率比較見表3 所示。
[0034] 從表1、表2和表3可以看出，本發明得到的鉆井液用水基潤滑油密度變化值和表觀 粘度升高值均低于現有技術的潤滑劑，說明本發明得到的鉆井液用水基潤滑油性能效果 好;本發明得到的鉆井液用水基潤滑油泥餅黏附系數降低率均高于現有技術潤滑油，說明 本發明得到的鉆井液用水基潤滑油改善鉆井液的流動性，降低環空流阻，防止井壁失穩，提 高鉆井液的攜帶性和鉆肩的抑制性;本發明得到的鉆井液用水基潤滑油潤滑系數降低率均 高于現有技術潤滑油，說明本發明得到的鉆井液用水基潤滑油潤滑性能好，且本發明得到 的鉆井液用水基潤滑油加入到水基或油基鉆井液中能與鉆井液配伍性能良好，適用于高難 度復雜井、大斜角定向井、水平井鉆井液體系配制使用。
[0035] 綜上所述，本發明得到的鉆井液用水基潤滑油加入到水基或油基鉆井液中能與鉆 井液配伍性能良好，能明顯降低水基或油基鉆井液的泥餅黏附系數，改善鉆井液的流動性， 降低環空流阻，防止井壁失穩，提高鉆井液的攜帶性和鉆肩的抑制性，從而適用于高難度復 雜井、大斜角定向井、水平井鉆井液體系配制使用，且原料來源廣泛，工藝簡單，成本低廉， 使用前景廣泛。
[0036] 以上技術特征構成了本發明的實施例，其具有較強的適應性和實施效果，可根據 實際需要增減非必要的技術特征，來滿足不同情況的需求。
【主權項】
1. 一種鉆井液用水基潤滑油，其特征在于原料按重量份數包括棉籽油25份至35份、甲 酯8份至12份、質量百分比為40%氫氧化鈉水溶液4份至6份、水50份至60份、表面活性劑4份 至6份。2. 根據權利要求1所述的鉆井液用水基潤滑油，其特征在于按下述方法得到：第一步， 將所需量的棉籽油和甲酯混合，并加熱恒溫攪拌得到混合物;第二步，向混合物中加入常溫 的質量百分比為40%氫氧化鈉水溶液，攪拌進行皂化反應得到皂化反應物;第三步，待皂化 反應完全得到皂化反應物后，降溫得到白色乳狀皂化混合物;第四步，向皂化混合物加入 水，恒溫攪拌使其與水充分反應得到反應物;第五步，向反應物中加入表面活性劑，加熱攪 拌將殘余的水充分乳化后降至常溫得到自由流動液體即得本發明鉆井液用水基潤滑油。3. 根據權利要求2所述的鉆井液用水基潤滑油，其特征在于第一步中，加熱溫度為90攝 氏度至105攝氏度，攪拌速率為700轉/分，反應時間為25分鐘至35分鐘;或/和，第二步中，皂 化反應溫度為90攝氏度至105攝氏度，攪拌速率為700轉/分，反應時間為110分鐘至130分 鐘。4. 根據權利要求2或3所述的鉆井液用水基潤滑油，其特征在于第三步中，降溫至75攝 氏度至85攝氏度，攪拌速率為700轉/分，反應時間為25分鐘至35分鐘;或/和，第四步中，加 熱溫度為75攝氏度至85攝氏度，攪拌速率為500轉/分，反應時間為150分鐘至210分鐘。5. 根據權利要求2或3所述的鉆井液用水基潤滑油，其特征在于第五步中，加熱溫度為 75攝氏度至85攝氏度，攪拌速率為500轉/分，反應時間為55分鐘至65分鐘。6. 根據權利要求4所述的鉆井液用水基潤滑油，其特征在于第五步中，加熱溫度為75攝 氏度至85攝氏度，攪拌速率為500轉/分，反應時間為55分鐘至65分鐘。7. -種根據權利要求1所述的鉆井液用水基潤滑油的制備方法，其特征在于按下述步 驟進行:第一步，將所需量的棉籽油和甲酯混合，并加熱恒溫攪拌得到混合物;第二步，向混 合物中加入常溫的質量百分比為40%氫氧化鈉水溶液，攪拌進行皂化反應得到皂化反應物； 第三步，待皂化反應完全得到皂化反應物后，降溫得到白色乳狀皂化混合物;第四步，向皂 化混合物加入水，恒溫攪拌使其與水充分反應得到反應物;第五步，向反應物中加入表面活 性劑，加熱攪拌將殘余的水充分乳化后降至常溫得到自由流動液體即得本發明鉆井液用水 基潤滑油。8. 根據權利要求7所述的鉆井液用水基潤滑油的制備方法，其特征在于第一步中，加熱 溫度為90攝氏度至105攝氏度，攪拌速率為700轉/分，反應時間為25分鐘至35分鐘；或/和， 第二步中，皂化反應溫度為90攝氏度至105攝氏度，攪拌速率為700轉/分，反應時間為110分 鐘至130分鐘。9. 根據權利要求7或8所述的鉆井液用水基潤滑油的制備方法，其特征在于第三步中， 降溫至75攝氏度至85攝氏度，攪拌速率為700轉/分，反應時間為25分鐘至35分鐘;或/和，第 四步中，加熱溫度為75攝氏度至85攝氏度，攪拌速率為500轉/分，反應時間為150分鐘至210 分鐘。10. 根據權利要求7或8或9所述的鉆井液用水基潤滑油的制備方法，其特征在于第五步 中，加熱溫度為75攝氏度至85攝氏度，攪拌速率為500轉/分，反應時間為55分鐘至65分鐘。
【文檔編號】C09K8/03GK106047314SQ201610499844
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月29日
【發明人】強天佩, 倪紅霞, 范好峰, 劉敬禮, 謝建輝, 孫斌, 唐正華, 杜慶福, 楊科學, 楊德芳
【申請人】克拉瑪依市奧澤工貿有限責任公司