一种润滑剂及其制备方法和用途与流程-k8凯发

本发明涉及水基钻井液处理剂，具体涉及一种润滑剂及其制备方法和用途。

背景技术：

1、目前，钻井技术向深井、超深井发展，由于超高密度(≥2.30g/cm3)和超高温(≥180℃)的双重影响，导致钻井液处理剂的选择变得十分困难。目前在水基钻井液处理剂中，具有抗高温抗盐功能的处理剂较为缺乏，存在处理剂的质量不达标，生产成本较高，无法形成规模化生产等问题。尤其是当钻井体系的密度增加至2.0g/cm3以上时，其流变性和造壁性都较难控制，并且无法满足180℃以上的高温作业需求。

2、随着大位移井、水平井以及深井、超深井的钻探力度不断增加，润滑与井下安全之间的矛盾越来越突出。在造斜段或水平段滑动钻进时，摩擦阻力较大、托压严重，尤其是当钻井液的密度较高(例如2.0g/cm3以上)时，其流变性和润滑性难以控制，极易导致钻井事故。在深井、超深井的钻井过程中，钻井液容易受到盐侵、钙侵的污染，导致卡钻问题严重，进而导致井下事故多发，延长钻井周期。当钻井液体系的密度和温度较高时，常规的润滑剂容易导致体系难度增大，润滑效果难以达到要求。

3、因此，需要研制一种具有抗高温抗盐功能的润滑剂，提高极压抗磨能力，降低润滑系数，并且不改变体系的流变性。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明的目的在于提供一种润滑剂及其制备方法和用途，与现有技术相比，本发明提供的润滑剂能够满足180℃以上温度条件下的作业要求，同时具有良好的抗盐性，能够有效降低摩擦阻力，提高机械钻速，缩短钻井周期，符合环境保护的要求。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种润滑剂，所述润滑剂的原料按质量百分含量计，包括：

4、

5、本发明提供的润滑剂通过多元醇对天然植物油进行改性，提升其燃点、热稳定性和黏度指数，通过改性后的天然植物油、表面活性剂和极压抗磨剂的协同作用，能够形成更致密的疏水膜，从而提升其抗磨性和润滑效果，抗高温和抗盐能力更强，符合环境保护的要求。

6、所述天然植物油的质量百分含量为60-70％，例如可以是60％、62％、64％、66％、68％或70％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

7、所述多元醇的质量百分含量为10-20％，例如可以是10％、12％、14％、16％、18％或20％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

8、所述表面活性剂的质量百分含量为5-10％，例如可以是5％、6％、7％、8％、9％或10％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

9、所述极压抗磨剂的质量百分含量为5-15％，例如可以是5％、6％、8％、10％、12％、14％或15％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

10、优选地，所述天然植物油包括菜籽油。

11、优选地，所述多元醇包括乙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇或1,6-己二醇中的任意一种或至少两种的组合。

12、优选地，所述天然植物油与多元醇的质量比为(3-7):1，例如可以是3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1、6.5:1或7:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

13、本发明中，通过优选控制天然植物油与多元醇的质量比，能够进一步提升多元醇对天然植物油的改性效果，从而进一步提升抗盐抗高温性能。

14、优选地，所述表面活性剂包括非离子表面活性剂。

15、优选地，所述非离子表面活性剂包括烷基醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚或c13异丙醇酰胺中的任意一种或至少两种的组合。

16、优选地，所述极压抗磨剂包括偏硼酸钠、偏硼酸钾或三硼酸钾中的任意一种或至少两种的组合，优选为偏硼酸钠和偏硼酸钾的组合、偏硼酸钠和三硼酸钾的组合或偏硼酸钾和三硼酸钾的组合。

17、本发明中，优选采用两种极压抗磨剂组合使用，可以防止或减少金属表面在中等负荷条件下的磨损，本发明优选采用两种极压抗磨剂组合使用相比于采用单一的极压抗磨剂，能够获得更加稳定的物理吸附膜和化学吸附膜，进一步提升极压性和抗磨性。

18、第二方面，本发明提供一种如本发明第一方面所述润滑剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

19、(1)混合天然植物油、多元醇和表面活性剂，然后进行反应，得到改性中间体；

20、(2)混合步骤(1)得到的所述改性中间体和极压抗磨剂，得到润滑剂。

21、本发明提供的制备方法通过先将天然植物油、表面活性剂和多元醇混合，进而反应得到具有良好燃点、稳定性的改性中间体，然后以改性中间体和极压抗磨剂混合，能够得到具有良好抗盐抗高温功能的润滑剂。

22、优选地，步骤(1)所述反应在加热的条件下进行。

23、本发明中，对于所述加热的方式没有特殊限定，例如可以是水浴加热。

24、优选地，所述反应的温度为30-50℃，例如可以是30℃、32℃、34℃、36℃、38℃、40℃、42℃、44℃、46℃、48℃或50℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

25、优选地，所述反应的时间为1-3h，例如可以是1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h或3h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

26、优选地，所述反应的过程中进行第一搅拌。

27、优选地，所述第一搅拌的速率为800-1000rpm，例如可以是800rpm、820rpm、840rpm、860rpm、880rpm、900rpm、920rpm、940rpm、960rpm、980rpm或1000rpm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

28、优选地，步骤(2)所述混合后进行第二搅拌。

29、优选地，所述第二搅拌的温度为30-50℃，例如可以是30℃、32℃、34℃、36℃、38℃、40℃、42℃、44℃、46℃、48℃或50℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

30、优选地，所述第二搅拌的时间为1-3h，例如可以是1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h或3h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

31、优选地，所述第二搅拌的速率为800-1000rpm，例如可以是800rpm、820rpm、840rpm、860rpm、880rpm、900rpm、920rpm、940rpm、960rpm、980rpm或1000rpm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

32、作为本发明第二方面的优选技术方案，所述制备方法包括以下步骤：

33、(1)混合天然植物油、多元醇和表面活性剂，然后在30-50℃下进行反应1-3h，所述反应的过程中以800-1000rpm的转速进行第一搅拌，得到改性中间体；

34、(2)混合步骤(1)得到的所述改性中间体和极压抗磨剂，在转速为800-1000rpm，温度为30-50℃的条件下进行第二搅拌1-3h，得到润滑剂。

35、第三方面，本发明提供一种如本发明第一方面所述润滑剂的用途，所述润滑剂用于石油钻井。

36、本发明提供的润滑剂用于钻井液体系，能够形成致密的疏水膜，并且与多种钻井液体系配伍性良好，能够有效降低摩擦阻力，提高机械钻速，缩短钻井周期，不改变钻井液的流变性和稳定性。

37、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

38、(1)本发明提供的润滑剂通过采用多元醇对天然植物油进行改性，结合表面活性剂、极压抗磨剂的协同作用，能够提升润滑剂的抗盐抗高温能力，稳定性良好，能够满足深井、超深井的施工要求。

39、(2)本发明提供的润滑剂能够形成致密的疏水膜，并且与多种钻井液体系配伍性良好，能够有效降低摩擦阻力，提高机械钻速，缩短钻井周期，不改变钻井液的流变性和稳定性。

40、(3)本发明提供的润滑剂所用原料无毒无害，成本较低，兼具良好的环保性和经济性。