[发明专利]一种钻井液用固体石蜡润滑剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种润滑剂及其制备方法，尤其涉及一种钻井液用固体石蜡润滑剂及其制备方法。

背景技术

钻井过程中的润滑防卡问题是钻井工程，特别是深井、定向井、水平井、多分支井等复杂井钻井中经常遇到的技术难题。钻井液润滑剂作为一种重要的钻井液化学处理剂，其作用是改善钻井液的润滑性能，降低钻具与井壁（或套管）之间的摩擦，降低钻柱旋转扭矩和起下钻阻力，减少卡钻事故的发生。

近年来，随着深井、定向井和水平井钻井技术的不断发展和提高，对钻井液润滑剂性能的要求越来越高，使用的润滑剂种类和数量也越来越多。外排废弃钻井液中的润滑剂有些是有毒有害的，还有相当一部分在自然条件下较难降解，由此造成这类物质在环境中长期滞留和积累，对人类和生态环境构成威胁。随着环保意识的增强，人们在开发新型钻井液润滑剂时越来越重视环保性，同时还要求尽可能无荧光或低荧光，对钻井液流变性无影响，进一步提高抗高温抗盐能力。

我国原油多数为石蜡基原油，这就为发展石蜡类产品的生产提供了丰富和宝贵的资源。上个世纪50年代，美孚石油公司开始研究开发乳化石蜡，70年代，英国、日本也开始研究和应用乳化石蜡。近些年，国内也开始了大量这方面的研究。

钻井液用石蜡润滑剂按照形态可分为液体类和固体类。乳液型石蜡润滑剂的研究相对较多，近些年，关于固体型钻井液润滑剂的研究也有不少，但有关固体粉末状石蜡润滑剂尚没有公开的技术文献和专利。

专利CN 1306012C、CN 101423752A、CN 1699500A公开了几种制备乳液型石蜡润滑剂的技术方法，但是乳液型产品均存在长时间储存不稳定、冬季容易上冻等问题，使得现场应用受到限制。

例如CN 101157850，采用动植物油脂制备液体润滑剂，再将液体与油溶性树脂、石墨混合得到钻井液用抗高温润滑剂，其润滑性较好；专利US 5826669通过在钻井液中加入充足的富有弹性的石墨颗粒，设计了一种有效减小起下钻阻力和旋转扭矩的润滑剂，但石墨作为润滑油吸附载体对于环保要求较高的海洋钻井很难达到要求，且几乎没有降滤失性能。

专利CN 1861736A公布了一种利用钠基膨润土负载表面活性剂制备钻井液用固体润滑剂的方法，但其在使用时需加入柴油进行现场复配，使用起来不方便，且柴油荧光性很强，对录井产生干扰。另外，专利CN 1183231C利用熔融石蜡与表面活性共混后降温冷却成型，发明了一种的固体自乳化石蜡，虽然解决了产品的储运问题，但是石蜡固体需要在热水中溶解乳化，而且不具有一剂多效的作用。

因此，开发一种适合低温条件下使用、具有一剂多效作用的低荧光无毒固体润滑剂产品对于油田钻井具有重要意义。

发明内容

针对现有研究的不足，本发明要解决的问题是提供一种钻井液用固体石蜡润滑剂以及其制备方法，利用本发明方法得到的固体润滑剂具有在钻井液中分散性好，综合润滑性能好，粘附系数和摩阻系数降低率高的特点，同时具有较好的抗高温抗盐降滤失性。此外，本发明制备方法简单，工艺易于实现，所制备的固体润滑剂状态为自由流动粉末固体，运输便捷，低温使用性能不受影响。

因此，根据本发明第一方面，提供一种钻井液用固体石蜡润滑剂的制备方法，其包括以下步骤：

（1）称取如下重量配比组分：油相20-50份，氢氧化钠0.5-2份，复合乳化剂1-10份，稳定剂0.1-1份、水相37-78.4份；

（2）将上述油相、氢氧化钠、复合乳化剂、稳定剂及水相按所述组分比例混合加入反应器中，70-100℃、100-2000转/分条件下，搅拌15-60min，制得液体润滑剂；

（3）称取如下重量配比组分：特性高分子材料50-80份，步骤（2）中获得的液体润滑剂20-50份；

（4）将上述液体润滑剂与特性高分子按所述组分比例侵浸反应；

（5）经60-100℃低温烘干、粉碎工艺，得到钻井液用固体润滑剂；

其中：

所述油相为矿物油和蜡质物；

所述复合乳化剂为多元醇脂类非离子表面活性剂；

所述稳定剂为无机纳米粒子；

所述特性高分子材料为具有降滤失作用的水溶性高分子材料。

上述钻井液用固体石蜡润滑剂的制备方法中，所述矿物油是液体石蜡、7#白油、10#白油、15#白油、26#白油或46#白油；进一步优选46#白油。

所述蜡质物为石蜡、蜡膏、植物蜡、蜡模回收蜡、油井清蜡作业回收蜡；进一步优选蜡膏，因为蜡膏更易乳化，制备得到的乳液均一稳定。