[發明專利]一種防止鉆頭泥包的清潔潤滑劑

有效

• 申請號: 201310013127.2
• 申請日: 2013-01-14
• 公開（公告）號: CN103045209A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 周風山;鄭祥志;熊正強;劉鋒報;崔保林
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: C09K8/32
• 分類號: C09K8/32
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 劉冬梅

技術領域

本發明涉及一種防止鉆頭泥包的清潔潤滑劑及其制備方法。

背景技術

在石油鉆井過程中，鉆頭泥包使鉆頭無法有效克取地層巖石，導致鉆速變慢，例如鉆遇泥頁巖時，這類地層很容易水化膨脹而發生鉆頭泥包。在處理無效的情況下只有起鉆手動清除，因此造成下鉆次數增多。鉆頭泥包降低了鉆井時效利用率，嚴重制約鉆井速度的提高，延長了鉆井周期。

清潔潤滑劑也叫快鉆劑或增速劑，其提高鉆速的主要機理為：（1）清潔鉆頭，防止鉆頭泥包；（2）改善鉆井液的潤滑性，降低扭矩及鉆具的摩阻；（3）快速滲透新鮮切屑面，輔助破碎巖石。

中國專利CN101186812A公開了一種快速鉆進劑配方及制造工藝，以植物蛋白為原料，進行化學改性，但工藝較為復雜，且其耐溫性受到的制約較大，無法用于深井鉆進。

美國專利US5007489公開了一種防止鉆頭泥包的配方，由80-85％分子量為1200-10000的聚丙二醇、10％乳化劑及5-10％助溶劑組成。該配方雖然能較好地提高機械鉆速及具有良好的潤滑性能，但是價格昂貴，而且潤滑性能評價時該配方加量高達4％，遠超出一般潤滑劑的使用量范圍。

美國專利US5586608公開了一種防止鉆頭泥包的乳液配方，由分子量為200-2000的聚合醇、天然油脂或者脂肪酸衍生物組成的油相及水組成水包油的乳液，但該乳液在冬季使用時會發生凝固。

美國專利US5851958提出了以烯烴作為潤滑劑及增速劑，選擇碳原子數在14-30的線性α-烯烴，并復配1-10％乳化劑。使用烯烴作為增速劑，價格較昂貴，而且其在鉆井液中加量較大，一般為2-5％，遠超出潤滑劑的常規使用加量。

發明內容

針對現有研究和實際應用中存在的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種防止鉆頭泥包的清潔潤滑劑，還提供其制備方法。本發明創造性地提出了一種稱為“快鉆因子”的混合物，將其加入到油基潤滑劑中，從而能夠快速地將油基潤滑劑轉變成清潔潤滑劑。

本發明提供的防止鉆頭泥包的清潔潤滑劑具有新穎性和獨創性，而且其配制方法簡單，工藝易實施，更便于使用。所制得的清潔潤滑劑具有較小的接觸角，能快速在鉆頭表面形成油膜，并具有良好的潤滑性能，從而有效防止鉆頭泥包。

因此，根據本發明，提供一種防止鉆頭泥包的清潔潤滑劑，其由以下兩部分組成：鉆井液用油基潤滑劑，和起防止鉆頭泥包作用的混合物，所述混合物包含聚合醇、滲透劑、乳化劑和助表面活性劑，該混合物被命名為“快鉆因子”。

根據本發明的清潔潤滑劑以100重量份計，鉆井液用油基潤滑劑占50-90份，優選60-90份，更優選70-90份，快鉆因子占10-50份，優選10-40份，更優選10-30份。

為了制備本發明的清潔潤滑劑，將上述物料按所述重量配比稱量后，在30-100℃，優選40-90℃，更優選50-80℃下攪拌15min-120min，優選30-90min，更優選30-60min，即制得該清潔潤滑劑。

根據本發明，所述鉆井液用油基潤滑劑可以是礦物油類潤滑劑和非礦物油類潤滑劑。礦物油類潤滑劑可以是油漿類和白油類中的一種或者以任意比例形成的混合物；非礦物油類潤滑劑可以是植物油類、或動物油中的一種或二者以任意比例形成的混合物。

根據本發明，所述快鉆因子以重量配比計，包含：

0-40份，優選3-30份，更優選5-25份聚合醇；

15-30份，優選18-28份，更優選20-25份滲透劑；

20-40份，優選22-35份，更優選25-30份乳化劑；和

20-40份，優選22-38份，更優選25-35份助表面活性劑，

基于100重量份快鉆因子而言。

根據本發明，所述聚合醇為分子量為600-6000的聚乙二醇（PEG）、分子量為600-4000的聚丙二醇（PPG）中的一種或者兩者以任意比例形成的混合物。

根據本發明，所述滲透劑為快滲T（順丁烯二酸二仲辛酯磺酸鈉）、滲透劑JFC（環氧乙烷和高級脂肪醇的縮聚物）和煤油中的任一種，或兩種以上以任意比例的混合物。

根據本發明，所述乳化劑為烷醇酰胺類表面活性劑，例如脂肪酸與三乙醇胺直接反應產物；多元醇脂類非離子表面活性劑，例如Span和Tween系列表面活性劑，如Span20、Span40、Span60或Span80以及Tween20、Tween40、Tween60或Tween80，最優選Span80、Tween80；聚氧乙烯烷基苯酚醚類。