[发明专利]一种环保润滑剂及制备方法和应用

说明书

本发明提出了一种环保润滑剂，该润滑剂为含油酸咪唑啉的环保型润滑剂，通过基于油酸咪唑啉的含N杂环和长链脂肪酸链，能够在金属表面形成稳定的吸附膜，具有良好的极压、抗磨减摩性能。利用本发明的润滑剂添加至钻井液中，可获得显著的润滑效果。本发明的环保型润滑剂的基础原材料均为植物油，生物毒性极低，环保性能优良，制备方法简单，可广泛应用，市场前景良好。

技术领域

本发明涉及油田钻井液技术领域，尤其涉及一种环保润滑剂及制备方法和应用。

背景技术

润滑剂是钻井液的核心处理剂之一，可显著降低钻具与井壁之间的摩擦、减小钻进扭矩和起下钻摩阻，可有效提高机械钻速，大大提升作业效率。

目前，国内外润滑剂主要采用矿物油、植物油以及合成油制备，其中大部分矿物油类润滑剂润滑效率高、抗温耐盐，但荧光等级和毒性均较高，不符合环保趋势。植物油类润滑剂相对较环保且常温下润滑效果好，但抗温耐盐能力相对较差。合成油类润滑剂荧光等级低，抗温耐盐且毒性低，但是成本相对偏高限制了其大规模应用。

随着环保法规的日益严格，矿物油类润滑剂的使用将不再符合能源绿色开发的要求。因此，开发出性能优异、环境友好的润滑剂是保证优质钻井质量的重要基石，是加快我国油气高效、绿色开发的技术关键。

因此，亟待开发一种环境友好、性能稳定的钻井液润滑剂，满足新形势下钻井工程要求的新型高效环保钻井液体系。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种环保润滑剂及制备方法和应用。

第一方面，本发明提出了一种环保润滑剂，该环保润滑剂包括油酸咪唑啉和油性基液。

作为本发明的具体实施方式，所述油性基液包括基础油、乳化剂；

所述基础油优选为植物油；更优选地，所述植物油为油酸、棉籽油、菜籽油中的至少一种，进一步优选地，植物油为油酸；

所述乳化剂为司盘80、OP-10、吐温60中的至少一种，优选地，乳化剂为司盘80。

作为本发明的具体实施方式，所述油酸咪唑啉的含量为35～45wt％；所述基础油含量为45～55wt％；所述乳化剂含量为5～20wt％。

油酸咪唑啉作为含N杂环的一类物质，中心原子N有未共用的孤对电子，而金属表面存在空的d轨道时，中心原子的孤对电子就会与金属中的空d轨道相互作用形成配位键，咪唑啉中的N元素能与钢铁表面的Fe元素形成稳定的配位键。因此油酸咪唑啉能够在金属摩擦表面形成氮膜层的覆盖，同时加上长链脂肪酸链的存在能够进一步增加了油膜的厚度，减小钻具与井壁之间、钻具与套管之间的摩擦阻力，具有良好的极压、抗磨减摩性能。

将油酸咪唑啉作为润滑添加剂与植物油配合使用，可以提高植物油类润滑剂的热和化学稳定性。

第二方面，本发明提供了一种所述环保润滑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将有机胺和油酸在氮气保护下，混合升温，进行酰胺化反应；

S2：将步骤S1得到的反应体系升温进行环化反应，得到油酸咪唑啉；

S3：将步骤S2得到的油酸咪唑啉与油性基液混合均匀，得到含油酸咪唑啉的环保型润滑剂；优选地，所述油性基液包括基础油如植物油和乳化剂。

作为本发明的具体实施方式，所述步骤S1中，所述有机胺为多乙烯多胺中的至少一种，优选地，所述有机胺为二乙烯三胺。

作为本发明的具体实施方式，所述步骤S1中，所述有机胺与油酸的摩尔比为1.0～1.3：1，优选地，所述有机胺与油酸的摩尔比为1.2：1。

作为本发明的具体实施方式，所述步骤S1中，所述酰胺化反应温度为160～180℃；酰胺化反应时间为3～4h。