[發明專利]一種抗高溫納米復合潤滑劑及其乳液制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110020946.4
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112852532B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 柯揚船;付媛;潘雪超
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: C10M173/00
• 分類號: C10M173/00;C09K8/03;C10N30/06;C10N30/08
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 鞏固

本發明提供一種抗高溫納米復合潤滑劑及其乳液制備方法與應用，采用抗高溫單體、共聚單體及層狀結構納米中間體的組合物，按如下步驟制備：1)將抗高溫單體、共聚單體、無機層狀結構納米中間體、乳化劑、交聯劑和水在惰性氣氛下混合攪拌30min得到混合體系；2)將所述的混合體系加熱到70℃后加入引發劑，維持該溫度持續攪拌7?10h的共聚合插層復合反應，得到納米復合乳液；3)將所述的納米復合乳液和油酸與工業基礎油相混合，在室溫下攪拌10min經過混勻過程，得到所述的抗高溫納米復合潤滑劑，其特征是，具有極壓抗磨性納米復合微球潤滑劑，具有納米高效成核性、耐高溫性、易分散性及與鉆井液良好配伍性和高效潤滑性。

技術領域

本發明涉及一種抗高溫納米復合潤滑劑及其制備方法與具體應用，屬于油氣田工程技術領域。

背景技術

隨著石油天然氣勘探開發領域的擴大和深入，鉆井任務量迅速增加，鉆具磨損、卡鉆和失效等事故時有發生，尤其是深井超深井井下有很高溫度和壓力，要求所使用的鉆井液、完井液、壓裂液或其它油氣工程流體具有良好抗高溫能力以及高溫潤滑與減阻特性。

潤滑劑是添加到鉆井、完井或壓裂液中用來提高潤滑性能的一種處理劑，其作用主要是減小鉆進工程的機具扭矩、磨損和磨耗及其損壞速率。按相態將潤滑劑分為液體類和固體類潤滑劑。液體類潤滑劑主要包括礦物油、植物油、醇醚類、酯類和納米材料類潤滑劑等。固體類潤滑劑主要包括塑料小球、玻璃小球、石墨和炭黑潤滑劑等。

深井超深井處于高溫環境，現有液體類潤滑劑在高溫條件易揮發、降解和交聯而失去活性和失效等問題，現有抗高溫鉆井液、完井液、壓裂液用潤滑劑不能有效解決所述的潤滑劑失活失效等難題。

現有技術的中國發明專利CN201510132577.2，公開了一種抗高溫鉆井液用潤滑劑，該潤滑劑主要原料為合成潤滑油脂、脂肪酸、乳化劑、石油磺酸鈣和亞硫酸鈉，所述的潤滑劑經200℃老化16h后潤滑系數降低率為80％，在220℃老化后其降低率為70％，表明所述的潤滑劑抗溫、耐老化及其持效性都有待提高。

現有技術(張文、杜昱熹、孔凡波.一種乳液型鉆井液潤滑劑的制備及性能評價，石油與天然氣化工，2016，45(04)：73-76)采用多胺、棉籽油、低碳酸原料合成植物油酰胺，再改性制得水包油乳液型鉆井液潤滑劑，0.5％該產品加入鉆井液經170℃老化后潤滑系數降低率82.7％，但其更高溫度潤滑效果差。

現有技術的中國發明專利CN201810407333.4公開了一種鉆井液用抗高溫潤滑劑及其制備方法，所述潤滑劑主要包括生物柴油、白油或柴油、二烷基二硫代磷酸鋅、氮化硼、乳化劑和分散劑。但其制備方法需在280-300℃煅燒，反應條件苛刻，能耗量大。

現有技術的不足，還在于所述的現有潤滑劑普遍使用有機物組成，有機物分子耐高溫穩定性差，受高溫沖擊有機物分子鏈產生顯著彎曲旋轉逐漸斷裂很快失去原有特性。針對此問題，現有技術的中國發明專利CN201810390855.8公開了一種層狀結構化合物經過插層原位聚合復合研制潤滑劑方法，采用高分子單體與無機層狀化合物，研制了高聚物納米復合微球抗磨劑及其潤滑劑組合物，然而，在長時間高溫老化條件下高聚物分子鏈易解纏結、分子鏈結構破壞無法載負潤滑成分而降解失效難題，仍有待解決。

類似地，現有高聚物納米復合潤滑劑技術，存在眾所周知的納米團聚等問題，即現有的潤滑劑納米結構非均勻分布及外力作用下非均勻受力，導致其在地下深層超深層或油氣儲層復雜工況和油氣工程高溫復雜工況所用機具潤滑失效，或很難產生持效、高效潤滑減阻及降扭矩效果，由此產生偏磨、縮徑或卡鉆事故等難題長期存在，尤其是，現有的潤滑劑技術，難以解決所述的深層超深層高溫條件的工程機具超大扭矩、無法連續鉆進及大幅降低油氣工程鉆井完井效率等重大難題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種抗高溫納米復合潤滑劑及其乳液制備方法與應用。

本發明的技術方案如下：