[發(fā)明專利]納米嵌膜乳化潤滑劑

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310342598.8
• 申請日: 2013-08-08
• 公開（公告）號: CN103436241A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊東梅;劉永貴;宋濤;宋程;劉振華;王宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣集團(tuán)公司;大慶石油管理局
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C09K8/57
• 代理公司: 大慶知文知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23115
• 代理人: 陳可鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油田鉆井領(lǐng)域中一種潤滑劑，尤其是一種納米嵌膜乳化潤滑劑。

背景技術(shù)

隨著能源需求與日俱增，石油勘探開發(fā)步伐不斷加快，為提高油氣采收效率，水平井、定向井鉆探發(fā)展逐步完善。這些特殊鉆井技術(shù)不斷對鉆井液體系提出新的要求。

水平井、定向井鉆井區(qū)別于垂直鉆井的最大特點(diǎn)是，定向鉆進(jìn)中摩阻大、井壁容易失穩(wěn)，易于發(fā)生沉砂卡鉆等復(fù)雜情況，鉆井液潤滑性的好壞在鉆井成敗中起重要作用。水平井、定向井鉆井液發(fā)展由全油基鉆井液、油包水鉆井液、水包油鉆井液到水基鉆井液，有以下進(jìn)步：鉆井液含油量逐步減少，污染減輕，鉆井液成本降低。

目前國內(nèi)中淺層水平井、定向井普遍使用水基鉆井液，選用的潤滑劑包括：動植物油類、礦物油類、表面活性劑及醇、酯類，此外還包括玻璃微珠、塑料小球等固體類潤滑劑。混油脂量最大達(dá)到10%以上，直接導(dǎo)致鉆井液的以下問題：①混油量大，污染嚴(yán)重，成本高；②鉆井液有熒光，影響地質(zhì)錄井；③定向鉆進(jìn)中摩阻大、鉆速慢，潤滑性不夠理想。固體類潤滑劑往往對鉆具有較大磨損，抗剪切性能差。綜上所述，現(xiàn)有鉆井液潤滑劑均存在不同方面的缺陷和不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在于克服背景技術(shù)中存在的水平井摩阻大、托壓嚴(yán)重、鉆井液潤滑效果差的問題，而提供一種納米嵌膜乳化潤滑劑。該納米嵌膜乳化潤滑劑，提供了一種低熒光、帶納米滾珠材料，在地層和鉆具間能夠形成抗粘結(jié)潤滑膜的乳化潤滑劑，配制的鉆井液體系潤滑性好，泥餅細(xì)膩，濾失量小，熒光級別低，具有良好的熱穩(wěn)定性和耐寒穩(wěn)定性，大大提高了水平井鉆井效率。

本發(fā)明解決其問題可通過如下技術(shù)方案來達(dá)到：該納米嵌膜乳化潤滑劑，其組分及配比按重量百分比如下：改性石蠟10～30%、復(fù)合乳化劑3%～11%、堿度調(diào)節(jié)劑0.5～3%、納米石墨粉0.5～2%，余量為水。

所述的石蠟為工業(yè)級改性石蠟C₂₀～C₃₀，純度85%～90%；所述的復(fù)合乳化劑為非離子表面活性劑與陰離子表面活性劑混合物，非離子表面活性劑：陰離子表面活性劑為4.5：1；所述的非離子表面活性劑為span-80、Tween-80、三聚甘油單硬脂酸酯，span-80：Tween-80：三聚甘油單硬脂酸酯為5：0.95：3；所述的陰離子表面活性劑為C₂₀～C₃₀烷基醇磷酸酯鈉鹽；所述的堿度調(diào)節(jié)劑為NaOH溶液或KOH溶液；所述的納米石墨粉的粒度指標(biāo)為：D₉₀＜1000nm，D₅₀＜400nm，含碳量（98-99.99%）。

一種納米嵌膜乳化潤滑劑的制備方法，包括如下反應(yīng)條件和步驟：

按重量份混配復(fù)合乳化劑，按重量配比準(zhǔn)備好合成潤滑劑的各組分，向反應(yīng)釜中加重量份的水，升溫至50℃，400～600r/min攪拌，將重量份石蠟、復(fù)合乳化劑加入反應(yīng)釜，邊攪拌邊升溫至75～90℃，提高攪拌速度800r/min～1200r/min，攪拌40min，測量pH值后，加入堿度調(diào)節(jié)劑，繼續(xù)攪拌40min，攪拌至室溫，混入納米石墨粉，常溫下800～1200r/min攪拌40min，既得成品潤滑劑。

本發(fā)明納米嵌膜乳化潤滑劑具有如下有益效果：

（1）本發(fā)明乳化潤滑劑具有極強(qiáng)的潤滑作用。潤滑劑特有的層狀結(jié)構(gòu)，使得乳液分子間具有相對滑動趨勢，大大降低原本較大的相對摩擦阻力，在鉆井液中與粘土微粒相互吸附，改善粘土之間的結(jié)構(gòu)作用，降低鉆井液流動時(shí)粘土微粒所產(chǎn)生的滑動摩擦阻力，從而提高了鉆井液的潤滑性能；乳液分子中的極性基團(tuán)，能牢固的吸附在鉆具和巖石的表面上形成定向分子層，這樣就構(gòu)成了高韌性的潤滑油膜，當(dāng)單分子層吸附膜達(dá)到飽和時(shí)，極性分子成緊密排列，由于分子間的內(nèi)聚力使吸附膜具有一定的承壓能力，有效的阻止了兩摩擦表面的直接接觸，起到潤滑作用；納米石墨粉分散在鉆井液體系中，因強(qiáng)化學(xué)鍵合作用，牢牢嵌入鉆具表面，形成堅(jiān)韌的耐磨損惰性鑲嵌膜，起隔絕、保護(hù)鉆具的作用，同時(shí)游離在鉆井液中的納米石墨粉再次增強(qiáng)鉆井液的潤滑性。