[发明专利]水基钻井液用的泥饼粘附润滑剂

说明书

技术领域

本发明涉及石油、天然气钻井作业领域，特别是涉及一种水基钻井液用的泥饼粘附润滑剂。

背景技术

在钻井作业中，因摩擦而损失的能量占各种机动设备产生总能量的70％，如此大的能量损失足以制约着定向井、水平井和大位移井的工程成败，因此，降低摩擦损耗对钻井工程具有重要意义。目前降低摩擦损耗最常见的方法是向钻井液中添加润滑剂。

按照钻井过程中的润滑机理和润滑部位可将润滑剂分为四类：第一类是降低钻具与套管之间摩擦的极压润滑剂，它通常是含有S、P、N、B、O、Cl等元素的物质，在极压条件下，可在钻具和套管的金属表面发生化学反应，形成一层致密、抗极压且具有降低摩阻性质的化学膜，进而降低钻具与套管之间的摩擦；第二类是降低钻具与裸眼井壁之间摩擦，防止压差卡钻的泥饼粘附润滑剂，它是通过改善泥饼质量，提高泥饼的油滑性，进而降低钻具与井壁之间的摩擦；第三类是在钻具和套管之间存在的微球或具有层间滑动性质的石墨类物质，其可将钻具与套管之间的干摩擦转变为滚动摩擦或滑动摩擦；第四类是流体减阻剂，它通常是一种高分子聚合物，依靠自身的粘弹性来抑制钻井液流体因湍流而产生的径向能量耗散，进而降低钻井液流体的摩阻，减少钻井液流体压降损失，最终实现降低钻井液泵送压力的目的。相对于其它三种润滑剂，泥饼粘附润滑剂的长处在于它能更好的预防和降低压差卡钻，确保井下安全，并对降低钻具扭矩、提高钻速也有着非常大的贡献。

目前，在泥饼粘附润滑的研究方面有着非常大的缺陷和不足。泥饼粘附润滑剂发展的初期，主要是直接采用原油作为钻井液润滑剂。发展到现在，直接采用原油的方式已被淘汰，取而代之的主要是沥青类和乳化矿物油或动植物油类。由于环保的需要，沥青类润滑剂用量越来越少。由于乳化油类不能在泥饼形成有效吸附，使泥饼粘附润滑能力难以达到要求。极压润滑剂，主要也是添加乳化剂和极压添加剂的油类产品，虽然在极压润滑方面已经做到了极致，但其在泥饼粘附润滑性同上面提到的乳化油类一样，不能在泥饼上有效的吸附，使泥饼粘附润滑能力达不到要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种水基钻井液用的泥饼粘附润滑剂，解决目前钻井液润滑剂泥饼粘附润滑能力差的问题。

一种水基钻井液用的泥饼粘附润滑剂，由以下按质量分数计的组分制得：

泥饼粘附润滑改善剂0.1～15％；

三乙醇胺0～4％；

表面活性剂0.01～20％

余量为油；

其中，所述泥饼粘附润滑改善剂的化学式为：

(RCO₂)_xM或(RCO₂)_x-y（OH)_yM

式中R为C₈～C₂₀的饱和直链或支链烷基，或者为C₈～C₂₀的不饱和直链或支链烷基；M为+2价、+3价或+4价的金属离子；x＝2～4，y＝0～2,且x>y；

所述表面活性剂的亲水亲油平衡值(HLB)>8；

所述的油为矿物油、植物油、废机油、经植物油改性的油或回收的地沟油；所述经植物油改性的油为硫化植物油或者植物油与甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、三乙醇胺或聚乙二醇发生酯交换反应所得到的改性产物，或者是植物油与多乙烯多胺或二乙醇胺发生胺解反应生成的酰胺化产物。

所述的废机油为机油在使用中混入了水分、灰尘、其他杂油和机件磨损产生的金属粉末等杂质而废弃后经回收得来的油。

所述的地沟油为由下水道、餐馆等处回收的废弃食用油经过过滤、加热、沉淀、分离等处理工序后得到的油。

所述M优选为Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Co²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺、Cr³⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Zr⁴⁺或Ti⁴⁺。

所述三乙醇胺的质量分数优选为0.01～1％。

所述多乙烯多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。