[发明专利]一种水基钻井液用生物柴油润滑剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种润滑剂及其制备方法与应用，特别是涉及一种水基钻井液用生物柴油润滑剂及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，伴随石油勘探开发难度和复杂程度的不断增加，深井、超深井、水平井、大位移井逐渐增多，钻井时钻具所受的摩阻也随之大幅度增加，能耗加大，并且由此而产生的钻具磨损和失效事故也呈上升之势。通常的做法是在钻井液中加入一定量的润滑剂，以降低钻头与井底岩石、钻柱与井壁岩石、钻柱与表层或技术套管之间的摩擦阻力，减少卡钻，降低能耗。

目前，常用的钻井液润滑剂主要采用矿物油或植物油作为润滑剂的基础油。矿物油润滑剂由于具有荧光级别较高、不易生物降解等缺点而逐渐失去竞争优势。植物油润滑剂具有润滑性好、无毒、荧光级别低等优点，但是成本较高、高温稳定性差，而且植物油作为重要的生活物资，不适合大规模用于石油钻井。

生物柴油是采用地沟油作为基本原料、在催化剂的作用下通过酯交换反应制得，是一种润滑性好、可降解、成本较低的可再生能源，适合用作钻井液润滑剂的基础油。

CN102391841A公开了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，该现有技术中的生物柴油钻井液润滑剂包括生物柴油以及每100mL生物柴油添加水80-120mL、乳化剂4-10g、消泡剂2-6g，其中所述乳化剂为HLB值9.5-10.5的表面活性剂，例如由Span-85和油酸钠以重量份比1:1的比例组成。该润滑剂主要是以生物柴油代替白油、柴油，用以研制适用于水基钻井液的生物柴油钻井液润滑剂，润滑性较好，但是存在以下不足：（1）加水量太多，影响润滑剂的作用效果；（2）从该润滑体系的配方及性能看，其并不利于在高温钻井条件下使用；（3）形成的润滑膜单一，在钻柱与井壁的剧烈碰撞中润滑效果较差。

CN102952528A公开了一种将生物柴油复配表面活性剂的可降解的钻井液润滑剂及制备方法，该现有技术中的可降解钻井液润滑剂是由下列体积百分比的原料组成：生物柴油为80～90%、表面活性剂为5～10%、水分为5～10%；其中所述表面活性剂为两种或多种非离子表面活性剂的复配组合，如非离子表面活性剂聚乙二醇辛基苯酚醚（OP-10）和司盘系列（SP-60、SP-80）按1:1的复配，OP-10与吐温系列（T-60/T-80）按4:6的比例复配。该现有技术中的润滑剂主要成分为生物柴油，具有无荧光、对环境无害等优点，但是该润滑剂中起润滑作用的只有生物柴油和非离子表面活性剂，而此类润滑剂在高温钻井条件下作用效果较差。

CN102851006A公开了一种钻井用生物油润滑剂及其制备方法，该生物油润滑剂按重量份数由以下成分构成：基础油100份，表面活性剂1至15份；其中所述表面活性剂为司盘-80、吐温-80、OP-10、RN⁺(CH₃)2R′X^-(R=C₁₂烷基至C₁₆烷基、R′=CH₃或苄基、X=卤素)中的一种或一种以上的混合物。该润滑剂在120℃高温下性能稳定等优点，但是存在以下不足：（1）其基础油加入有矿物油，使得该润滑剂的荧光级别较高，且影响润滑剂的生物降解性；（2）该润滑剂尽管能抗120℃，但仍不能满足深井、超深井钻井对于润滑剂抗温能力的要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的一个目的是提供一种水基钻井液用生物柴油润滑剂及其制备方法。该润滑剂利用生物柴油为基础油，通过添加乳化剂、极压润滑剂、固体润滑剂、配制一种复合型生物柴油润滑剂，该润滑剂是一种润滑性能好、无荧光、不污染环境、抗高温的水基钻井液用润滑剂。

本发明的另一目的在于提供所述水基钻井液用生物柴油润滑剂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供所述水基钻井液用生物柴油润滑剂的应用，具体是其在制备水基钻井液中使用生物柴油润滑剂。

本发明的另一目的在于提供以所述的水基钻井液用生物柴油润滑剂为原料之一配制的水基钻井液。

一方面，本发明提供了一种水基钻井液用生物柴油润滑剂，该水基钻井液用生物柴油润滑剂包括以下原料组分：

生物柴油  70～90重量份；

水        10～30重量份；

以生物柴油和水的总重量为100%计，所述水基钻井液用生物柴油润滑剂还包括：

本发明中，除特别注明外，所述比例与含量均为重量比例与含量。