[發明專利]一種鉆井液用有機硅潤滑劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310276583.6
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN103289656A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 蔣官澄;張振華;黃賢斌;孫金聲
• 申請（專利權）人: 蔣官澄;張振華;黃賢斌;孫金聲
• 主分類號: C09K8/03
• 分類號: C09K8/03
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇;劉國平

技術領域

本發明涉及一種鉆井液用有機硅潤滑劑、鉆井液用有機硅潤滑劑的制備方法以及所述有機硅潤滑劑在鉆井液中的應用。

背景技術

鉆井液是鉆井工程的血液，其最重要的功能之一是潤滑鉆具，倘若鉆井液潤滑性能欠佳，則會使鉆柱與井壁之間的摩擦力迅速增加，扭矩相應變得很大，這樣不僅增加能耗，嚴重時更會造成卡鉆，甚至扭斷鉆桿。目前，通過向鉆井液中添加優質的潤滑劑降低井下摩阻是預防和解決鉆井安全問題的主要技術手段之一。潤滑劑在降低鉆具與井壁之間的摩擦，減小鉆井扭矩和減小起下鉆摩阻中起到關鍵作用。

近年來，隨著水平井、定向井等復雜結構的增多，進一步加大了鉆具和巖屑的接觸面積，導致扭矩和摩阻增大；隨著井深的增加導致的泥漿密度的增大和鉆井液溫度的升高，對潤滑劑性能也提出更高的要求。

目前，國內外鉆井液用潤滑劑種類繁多，主要分為液體潤滑劑和固體潤滑劑。常見的液體潤滑劑種類有礦物油類，改性動植物油類，表面活性劑類，多元醇類，聚合醇類，瀝青類等。固體潤滑劑主要有塑料小球，玻璃小球，石墨，炭黑等。但這些潤滑劑均有自身的不足，固體潤滑劑如塑料小球，玻璃小球等這類潤滑劑由于受固體尺寸的限制，在鉆井過程中很容易被固控設備清除，而且在鉆桿的擠壓或拍打下，有破壞或變形的可能，使得其潤滑性能下降，且這些固體潤滑劑對環境有副作用，因此在使用上受到一定的限制；表面活性劑類潤滑劑在高載荷下，潤滑性能也不理想，價格較貴，且易起泡，影響泥漿泵工作；多元醇及聚合醇類潤滑劑不抗凍，抗溫穩定性較差；油類潤滑劑的潤滑性能和抗溫穩定性能也不理想，難以滿足日益增長的現場施工要求，并且其中的礦物油和瀝青類潤滑劑熒光級別高，具有較大的毒性，應用已越來越少。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的上述缺陷提供一種鉆井液用有機硅潤滑劑及其制備方法以及所述有機硅潤滑劑在鉆井液中的應用。

本發明提供一種鉆井液用有機硅潤滑劑，其中，所述有機硅潤滑劑含有油和分散在油中的有機改性層狀硅酸鹽，所述有機改性層狀硅酸鹽通過以下方法制備得到：將層狀硅酸鹽、有機胺鹽與水在60-80℃和pH值為8-9.5的條件下反應得到的產物進行固液分離，得到固相產物，并將得到的固相產物進行洗滌和干燥。

本發明還提供一種鉆井液用有機硅潤滑劑的制備方法，其中，該方法包括以下步驟：

（1）有機改性層狀硅酸鹽的制備：將層狀硅酸鹽、有機胺鹽與水在60-80℃和pH值為8-9.5的條件下反應得到的產物進行固液分離，得到固相產物，并將得到固相產物進行洗滌和干燥；

（2）將步驟（1）得到的有機改性層狀硅酸鹽與油進行接觸，所述接觸的條件使得步驟（1）得到的有機改性層狀硅酸鹽分散在油中。

此外，本發明還提供所述有機硅潤滑劑在鉆井液中的應用。

本發明采用油與分散在油中的有機改性層狀硅酸鹽配合使用作為鉆井液用有機硅潤滑劑的組分，使得該鉆井液用有機硅潤滑劑具有良好的潤滑性能和穩定的抗溫性能的優點，當進一步優選所述油為無毒油相即大豆油、白油、二甲基硅油和妥爾油中的一種或多種時，所述鉆井液有機硅潤滑劑具有無熒光和對環境無危害的特點，且潤滑性能和抗溫性能更佳。

本發明提供的制備的方法具有制備步驟簡單的優點。

本發明的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

具體實施方式

以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。

本發明提供一種鉆井液用有機硅潤滑劑，其中，所述有機硅潤滑劑含有油和分散在油中的有機改性層狀硅酸鹽，所述有機改性層狀硅酸鹽通過以下方法制備得到：將層狀硅酸鹽、有機胺鹽與水在60-80℃和pH值為8-9.5的條件下反應得到的產物進行固液分離，得到固相產物，并將得到的固相產物進行洗滌和干燥。

本發明的發明人發現，將油和分散在油中的有機改性層狀硅酸鹽配合使用作為鉆井液用有機硅潤滑劑的組分，并且，所述有機改性層狀硅酸鹽通過以下方法制備得到：將層狀硅酸鹽、有機胺鹽與水在60-80℃和pH值為8-9.5的條件下反應得到的產物進行固液分離，得到固相產物，并將得到的固相產物進行洗滌和干燥，可以使該鉆井液用有機硅潤滑劑獲得優異的潤滑性能和穩定的抗溫性能。

在本發明中，有機改性層狀硅酸鹽是指使有機物與層狀硅酸鹽反應，形成具有有機特性的物質。