[發明專利]一種鉆井液用潤滑劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010081895.1
• 申請日: 2020-02-06
• 公開（公告）號: CN113214805B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 錢曉琳;宣揚;金軍斌;楊小華;王琳
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: C09K8/035
• 分類號: C09K8/035;C09K8/42
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;康志梅

本發明提供一種鉆井液用潤滑劑，包括：脂肪酸酯、長鏈脂肪醇、金屬氧化物、納米硼酸鹽和有機金屬化合物，其中，所述脂肪酸酯為C₁₀～C₂₀的脂肪酸和C₁～C₈的脂肪醇的酯化產物；所述長鏈脂肪醇選自碳鏈長度為10～26個碳原子的脂肪醇；所述有機金屬化合物為二烷基二硫代磷酸鹽和/或二烷基二硫代磷酸復酯鹽。通過脂肪酸酯、長鏈脂肪醇的配合使用，以及金屬氧化物、納米硼酸鹽和有機金屬化合物的配合使用，使得本發明所提供的鉆井液用潤滑劑兼具優異的潤滑性、抗溫性和抗鹽性。

技術領域

本發明涉及油田鉆井液領域，具體涉及一種鉆井液用潤滑劑及其制備方法和應用。

背景技術

隨著油氣資源的日益枯竭，深水平井鉆井已逐漸成為開發深層油氣藏的重要技術手段。由于油氣藏埋藏深、造斜點深，深水平井造斜段和水平段鉆進過程中存在較高的摩阻和扭矩，不僅嚴重影響了鉆進速度和井眼軌跡控制，同時也威脅到鉆井作業的安全，是制約深水平井水平段延伸長度的核心難題，這對鉆井液的潤滑性能提出了較高的要求。

潤滑劑是鉆井液的重要添加劑，其作用是降低鉆具與井壁及鉆具與金屬套管間的摩擦阻力，防止泥包鉆頭，進而起到提高鉆速、防止卡鉆、減緩鉆具磨損的目的。現有技術的鉆井液潤滑劑包括液體潤滑劑和固體潤滑劑兩大類。液體潤滑劑多為精制礦物油、聚α-烯烴、植物油、改性植物油、合成脂肪酸酯類產品。美國專利US 8148305P中描述了一種鉆井液潤滑劑，是通過低聚甘油醇和脂肪酸的酯化反應制備的一種低聚甘油脂肪酸酯，具有優異的潤滑性能。US7250390P中描述了一種以蓖麻油酸和山梨醇為原料制備的高性能潤滑劑，不僅不存在其他酯類潤滑劑的起泡問題，還能夠改善鉆井液流變性并降低濾失量。現有技術的脂肪酸酯類潤滑劑抗溫耐鹽能力有限，在高溫和高鹽環境下容易失效。

固體顆粒潤滑劑產品相比脂肪酸酯、植物油等液體潤滑劑具有更強的抗溫耐鹽性能，主要包括合成聚合物小球、玻璃小球、陶瓷小球等球型顆粒和石墨類具有片層結構的顆粒。例如，美國專利US 2006/0122070 A1描述了一種球形石墨作為水基鉆井液潤滑劑，石墨顆粒的平均粒徑大于120目，且超過65％的石墨顆粒能夠通過80目篩網。專利WO2009/035758中描述了一種適用于高溫高壓深井和深水平井水基鉆井液的固體潤滑劑。該潤滑劑的主要成分為球狀石油焦(60～100目)，是重油流化焦化或延遲焦化的副產物。美國專利US2006/0122070 A1描述了一種球形石墨作為水基鉆井液潤滑劑，石墨顆粒的平均粒徑大于120目，且超過65％的石墨顆粒能夠通過80目篩網。

現有技術的鉆井液固體潤滑劑顆粒粒度均為微米或亞微米級，難以有效填充摩擦表面的微縫隙，而納米顆粒則能夠沉積并有效填充金屬摩擦表面粗糙的微縫隙，在相互接觸的摩擦面間形成一層保護膜，有效降低摩擦面的摩擦系數，并減輕磨損。盡管具有極強的抗溫耐鹽性，惰性固體潤滑劑的潤滑效果無法與酯類等液體潤滑劑相媲美。

發明內容

鑒于上述現有技術中存在的問題，本發明的目的之一在于提供一種鉆井液用潤滑劑，通過脂肪酸酯、長鏈脂肪醇的配合使用，以及金屬氧化物、納米硼酸鹽和有機金屬化合物(二烷基二硫代磷酸鹽和/或二烷基二硫代磷酸復酯鹽)的配合使用，使得本發明所提供的鉆井液用潤滑劑兼具優異的潤滑性、抗溫性和抗鹽性。

本發明的目的之二在于提供一種與目的之一相對應的鉆井液用潤滑劑的制備方法。

本發明的目的之三在于提供一種與目的之一和目的之二相對應的鉆井液用潤滑劑的應用。

為實現上述目的之一，本發明采用的技術方案如下：

一種鉆井液用潤滑劑，包括：脂肪酸酯、長鏈脂肪醇、金屬氧化物、納米硼酸鹽和有機金屬化合物，