[发明专利]一种生物柴油钻井液润滑剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于油田化学领域，具体涉及一种以生物柴油为基础的适用于水基钻井液的润滑剂及其制备方法。

背景技术

钻井液是钻探过程中使用的循环介质。钻井液在钻井过程中主要完成悬浮、压力控制、岩层稳定性、浮力、润滑和冷却的任务。钻井液具有：清洁井底、携带岩屑；冷却和润滑钻头及钻柱；平衡井壁岩石侧压力、封闭和稳定井壁；平衡地层压力；降低岩屑沉降速度；在地面能沉除砂子和岩屑；有效传递水力功率；承受钻杆和套管的部分重力；提供所钻地层的大量资料；通过水力破碎岩石等重要作用。

随着石油天然气及地质勘探开发的飞速发展，现代钻井技术对钻井液提出了更高的要求。钻井液按分散介质（连续相）可分为油基钻井液、水基钻井液、气体型钻井流体等。前两者为目前实际应用中常用的钻井液。钻井液主要由液相、固相和化学处理剂组成。液相可以是水（淡水、盐水）、油（原油、柴油）或乳状液（混油乳化液和反相乳化液）；固相包括有用固相（膨润土、加重材料）和无用固相（岩石）；化学处理剂包括无机、有机及高分子化合物。

油基钻井液是以油（主要是柴油或原油）为分散介质，以加重剂、各种化学处理剂及水等为分散相的溶胶悬浮混合体系。中国专利CN102040973A、CN1506435A均公开了一种油基钻井液。油基钻井液具有润滑性能优良、抑制性强、井壁稳定性好和抗温性能好等优点；但是由于其是以柴油或原油为分散介质，难以降解，会污染环境；另一方面，由于油的燃点较低，高温易燃烧的特点，更有可能存在安全隐患；且配制成本较高。

水基钻井液是以水作为分散介质、以粘土（膨润土）、加重剂及各种化学处理剂为分散相的溶胶悬浮体混合体系。中国专利CN101501159A即公开了一种水基钻井液。水基钻井液具有来源丰富、成本较低、污染低等优点，但是受限于作为载体的水的粘度较低、成膜性较差、承载能力低，使得水基钻井液始终难以突破润滑性不足、抗压性能差的瓶颈，因此在钻井过程中，为了提高钻速，延长钻头寿命，减少起下钻次数，减少钻头和钻挺的泥包，实现优快钻井，必须加入润滑剂以降低扭矩和泥饼的粘附系数。目前，钻井液润滑剂有多种多样，目前常用的钻井液润滑剂分为矿物油润滑剂和植物油润滑剂两大类，均是以提高扭矩降低率为主。矿物油润滑剂的主要成分为原油、柴油或白油，这些油品虽然润滑性能较好，但因为含有芳烃、闪点低、难降解等因素，在生产和使用过程中存在环境污染和安全隐患；植物油润滑剂的主要成分为棉籽油、菜籽油等，虽然相对易降解比较环保，但却存在高温稳定性差、润滑性能略差等问题。另外还有一些钻井液润滑剂是单纯的表面活性剂的水溶液，加在钻井液中形成水包油的乳化钻井液，降低钻井液的表面张力，但表面活性剂本身的性质则限制了其润滑性能。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的适用于水基钻井液的润滑剂不能同时满足易降解及润滑性能较好的问题，提供了一种润滑性能优良，环保易降解，成本低廉的生物柴油钻井液润滑剂。

本发明还提供了上述生物柴油钻井液润滑剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明公开了一种生物柴油作为水基钻井液润滑剂的应用。

本发明还公开了一种钻井液润滑剂包括如下组分：

生物柴油；

水，每100mL生物柴油添加水80-120mL；

乳化剂，每100mL生物柴油添加所述乳化剂4-10g；

消泡剂，每100mL生物柴油添加所述消泡剂2-6g。

所述钻井液润滑剂包括如下组分：

生物柴油；

水，每100mL生物柴油添加水100mL；

乳化剂，每100mL生物柴油添加所述乳化剂6g；

消泡剂，每100mL生物柴油添加所述消泡剂4g。

所述生物柴油为以脂肪酸甲酯为主要成分的生物柴油。

所述乳化剂选择钻井液制备领域中常用的表面活性剂即可，例如烷基苯磺酸钠、甘油或多元醇脂肪酸酯类表面活性剂等。所述乳化剂为HLB值9.5-10.5的表面活性剂。

HLB值又称亲水亲油平衡值，具体是指表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲和力。亲水亲油平衡值的概念主要应用于表面活性剂应用领域。任何物质在广义上都存在其自身的相对亲水亲油平衡值，其亲水亲油平衡值决定了其物质的亲水或亲油性。

所述乳化剂优选由斯班-85和油酸钠以重量份比1:1的比例组成。

所述消泡剂可选用现有技术中常使用消泡剂，优选为多元醇磷酸酯。

所述的水为自来水或地下、地表的淡水。