專利名稱：一種防止鉆頭泥包的清潔潤(rùn)滑劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防止鉆頭泥包的清潔潤(rùn)滑劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
在石油鉆井過程中，鉆頭泥包使鉆頭無法有效克取地層巖石，導(dǎo)致鉆速變慢，例如鉆遇泥頁(yè)巖時(shí)，這類地層很容易水化膨脹而發(fā)生鉆頭泥包。在處理無效的情況下只有起鉆手動(dòng)清除，因此造成下鉆次數(shù)增多。鉆頭泥包降低了鉆井時(shí)效利用率，嚴(yán)重制約鉆井速度的提聞，延長(zhǎng)了鉆井周期。清潔潤(rùn)滑劑也叫快鉆劑或增速劑，其提高鉆速的主要機(jī)理為(I)清潔鉆頭，防止鉆頭泥包；(2)改善鉆井液的潤(rùn)滑性，降低扭矩及鉆具的摩阻；(3)快速滲透新鮮切屑面，輔助破碎巖石。中國(guó)專利CNlOl 186812A公開了一種快速鉆進(jìn)劑配方及制造工藝，以植物蛋白為原料，進(jìn)行化學(xué)改性，但工藝較為復(fù)雜，且其耐溫性受到的制約較大，無法用于深井鉆進(jìn)。美國(guó)專利US5007489公開了一種防止鉆頭泥包的配方，由80_85%分子量為1200-10000的聚丙二醇、10%乳化劑及5-10%助溶劑組成。該配方雖然能較好地提高機(jī)械鉆速及具有良好的潤(rùn)滑性能，但是價(jià)格昂貴，而且潤(rùn)滑性能評(píng)價(jià)時(shí)該配方加量高達(dá)4%，遠(yuǎn)超出一般潤(rùn)滑劑的使用量范圍。美國(guó)專利US5586608公開了一種防止鉆頭泥包的乳液配方，由分子量為200-2000的聚合醇、天然油脂或者脂肪酸衍生物組成的油相及水組成水包油的乳液，但該乳液在冬季使用時(shí)會(huì)發(fā)生凝固。美國(guó)專利US58 51958提出了以烯烴作為潤(rùn)滑劑及增速劑，選擇碳原子數(shù)在14_30的線性α-烯烴，并復(fù)配1-10%乳化劑。使用烯烴作為增速劑，價(jià)格較昂貴，而且其在鉆井液中加量較大，一般為2-5%，遠(yuǎn)超出潤(rùn)滑劑的常規(guī)使用加量。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有研究和實(shí)際應(yīng)用中存在的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種防止鉆頭泥包的清潔潤(rùn)滑劑，還提供其制備方法。本發(fā)明創(chuàng)造性地提出了一種稱為“快鉆因子”的混合物，將其加入到油基潤(rùn)滑劑中，從而能夠快速地將油基潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)變成清潔潤(rùn)滑劑。本發(fā)明提供的防止鉆頭泥包的清潔潤(rùn)滑劑具有新穎性和獨(dú)創(chuàng)性，而且其配制方法簡(jiǎn)單，工藝易實(shí)施，更便于使用。所制得的清潔潤(rùn)滑劑具有較小的接觸角，能快速在鉆頭表面形成油膜，并具有良好的潤(rùn)滑性能，從而有效防止鉆頭泥包。因此，根據(jù)本發(fā)明，提供一種防止鉆頭泥包的清潔潤(rùn)滑劑，其由以下兩部分組成鉆井液用油基潤(rùn)滑劑，和起防止鉆頭泥包作用的混合物，所述混合物包含聚合醇、滲透劑、乳化劑和助表面活性劑，該混合物被命名為“快鉆因子”。 根據(jù)本發(fā)明的清潔潤(rùn)滑劑以100重量份計(jì)，鉆井液用油基潤(rùn)滑劑占50-90份，優(yōu)選60-90份，更優(yōu)選70-90份，快鉆因子占10-50份，優(yōu)選10-40份，更優(yōu)選10-30份。為了制備本發(fā)明的清潔潤(rùn)滑劑，將上述物料按所述重量配比稱量后，在30-100°C，優(yōu)選40-90°C，更優(yōu)選 50-80°C下攪拌 15min_120min，優(yōu)選 30_90min，更優(yōu)選 30_60min，即制
得該清潔潤(rùn)滑劑。根據(jù)本發(fā)明，所述鉆井液用油基潤(rùn)滑劑可以是礦物油類潤(rùn)滑劑和非礦物油類潤(rùn)滑齊U。礦物油類潤(rùn)滑劑可以是油漿類和白油類中的一種或者以任意比例形成的混合物；非礦物油類潤(rùn)滑劑可以是植物油類、或動(dòng)物油中的一種或二者以任意比例形成的混合物。根據(jù)本發(fā)明，所述快鉆因子以重量配比計(jì)，包含0-40份，優(yōu)選3-30份，更優(yōu)選5-25份聚合醇；15-30份，優(yōu)選18-28份，更優(yōu)選20-25份滲透劑；20-40份，優(yōu)選22-35份，更優(yōu)選25_30份乳化劑；和20-40份，優(yōu)選22-38份，更優(yōu)選25_35份助表面活性劑，基于100重量份快鉆因子而言。根據(jù)本發(fā)明，所述聚合醇為分子量為600-6000的聚乙二醇(PEG)、分子量為600-4000的聚丙二醇(PPG)中的一種或者兩者以任意比例形成的混合物。根據(jù)本發(fā)明，所述滲透劑為快滲T (順丁烯二酸二仲辛酯磺酸鈉)、滲透劑JFC (環(huán)氧乙烷和高級(jí)脂肪醇的縮聚物)和煤油中的任一種，或兩種以上以任意比例的混合物。

根據(jù)本發(fā)明，所述乳化劑為烷醇酰胺類表面活性劑，例如脂肪酸與三乙醇胺直接反應(yīng)產(chǎn)物；多元醇脂類非離子表面活性劑，例如Span和Tween系列表面活性劑,如Span20、Span40、Span60 或 Span80 以及 Tween20、Tween40、Tween60 或 Tween80,最優(yōu)選 Span80、Tween80 ;聚氧乙烯燒基苯酹醚類。根據(jù)本發(fā)明，所述助表面活性劑優(yōu)選為乙二醇、異丙醇、甲醇，可以是其中的一種，也可以是二種或三種以任意比例形成的混合物。根據(jù)本發(fā)明，還提供一種制備上述防止鉆頭泥包的清潔潤(rùn)滑劑的方法，所用各組分原料及其重量份分別為鉆井液用油基潤(rùn)滑劑50_90份，優(yōu)選60-90份，更優(yōu)選70_90份，和快鉆因子10-50份，優(yōu)選10-40份，更優(yōu)選10-30份，基于100重量份清潔潤(rùn)滑劑而言，其中，所述快鉆因子包含聚合醇、滲透劑、乳化劑和助表面活性劑，該方法包括將上述物料按其配比稱量，然后在30-100°C，優(yōu)選40_90°C，更優(yōu)選50_80°C下攪拌15min-120min,優(yōu)選30_90min,更優(yōu)選30_60min,即制得該清潔潤(rùn)滑劑。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于(I)方法簡(jiǎn)單，工藝易實(shí)施，加入一定量的快鉆因子，即可將油基潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)變成清潔潤(rùn)滑劑。(2)成本較低，在鉆井液中加量不超過I %就有較好的性能。(3)采用該方法可制備出低熒光的清潔潤(rùn)滑劑或強(qiáng)熒光的清潔潤(rùn)滑劑，這取決于所選用的油基潤(rùn)滑劑。實(shí)際情況需要時(shí)，可自行選擇所用油基潤(rùn)滑劑的種類。


圖1為實(shí)施例3產(chǎn)品的表面張力曲線。
具體實(shí)施例方式以下通過實(shí)施例來進(jìn)一步解釋或說明本發(fā)明內(nèi)容。但所提供的實(shí)施例不應(yīng)被理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍構(gòu)成限制。件能評(píng)價(jià)1、粘附系數(shù)降低率測(cè)定:在500mL蒸餾水中加入26g鈣質(zhì)鈉化膨潤(rùn)土，在高速攪拌器上以10000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速高速攪拌20min，然后室溫密閉陳化16h，即得到含土量為5. 2%的淡水基漿。測(cè)量時(shí)將已經(jīng)陳化16h的5. 2%淡水基漿按一定的配比加入清潔潤(rùn)滑劑，高速攪拌20min，采用NF-1型泥餅粘附系數(shù)測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定條件為壓差3. 5MPa，濾失時(shí)間30min，粘附盤粘附于泥餅后讀取5min, I Omin, 15min, 30min, 45min的扭矩值，取其中的最大扭矩值。泥餅粘附系數(shù)計(jì)算公式為kf = MXO. 845 X IO-2其中，Kf為粘附系數(shù)(無量綱)；M為扭矩(N. m)o泥餅粘附系數(shù)降低率計(jì)算公式如下
權(quán)利要求
1.一種防止鉆頭泥包的清潔潤(rùn)滑劑，其由以下兩部分組成鉆井液用油基潤(rùn)滑劑，和起防止鉆頭泥包作用的混合物(快鉆因子)，其特征在于， 以100重量份清潔潤(rùn)滑劑計(jì)，油基潤(rùn)滑劑占50-90份，優(yōu)選60-90份，更優(yōu)選70-90份，快鉆因子占10-50份，優(yōu)選10-40份，更優(yōu)選10-30份， 所述混合物(快鉆因子)包含聚合醇、滲透劑、乳化劑和助表面活性劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的清潔潤(rùn)滑劑，其特征在于， 所述油基潤(rùn)滑劑選自礦物油類潤(rùn)滑劑和非礦物油類潤(rùn)滑劑；其中，礦物油類潤(rùn)滑劑是油漿類和白油類中的一種，或者兩者以任意比例形成的混合物；非礦物油類潤(rùn)滑劑是植物油類、廢棄油脂類、植物浙青類中的一種，或者兩種以上以任意比例形成的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的清潔潤(rùn)滑劑，其特征在于， 所述快鉆因子以重量配比計(jì)，包含 0-40份，優(yōu)選3-30份，更優(yōu)選5-25份聚合醇； 15-30份，優(yōu)選18-28份，更優(yōu)選20-25份滲透劑； 20-40份，優(yōu)選22-35份，更優(yōu)選25-30份乳化劑；和 20-40份，優(yōu)選22-38份，更優(yōu)選25-35份助表面活性劑， 基于100重量份快鉆因子而言。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的清潔潤(rùn)滑劑，其特征在于， 所述聚合醇為分子量為600-6000的聚乙二醇和分子量為600-4000的聚丙二醇中的一種，或者兩者以任意比例形成的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的清潔潤(rùn)滑劑，其特征在于， 所述滲透劑選自快滲T、滲透劑JFC和煤油。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的清潔潤(rùn)滑劑，其特征在于， 所述乳化劑為烷醇酰胺類表面活性劑，例如脂肪酸與三乙醇胺直接反應(yīng)產(chǎn)物；多元醇脂類非離子表面活性劑，例如Span和Tween系列表面活性劑,如Span20、Span40、Span60或Span80 以及 Tween20、Tween40、Tween60 或 Tween80,最優(yōu)選 Span80、Tween80 ;和聚氧乙烯烷基苯酚醚類。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的清潔潤(rùn)滑劑，其特征在于， 所述助表面活性劑為乙二醇、異丙醇、甲醇中的一種，或者二種以上以任意比例形成的混合物。
8.一種制備根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的清潔潤(rùn)滑劑的方法，各組分原料及其重量份分別為 鉆井液用油基潤(rùn)滑劑50-90份，優(yōu)選60-90份，更優(yōu)選70-90份， 快鉆因子10-50份，優(yōu)選10-40份，更優(yōu)選10-30份 所述快鉆因子包含聚合醇、滲透劑、乳化劑和助表面活性劑， 其特征在于，將上述物料按重量配比稱量，然后在30-10(TC，優(yōu)選40-90°C，更優(yōu)選50_80°C下攪拌15min-120min,優(yōu)選30_90min,更優(yōu)選30_60min,即制得該清潔潤(rùn)滑劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的清潔潤(rùn)滑劑或者根據(jù)權(quán)利要求8的方法制得的清潔潤(rùn)滑劑用于防止鉆頭泥包的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防止鉆頭泥包的清潔潤(rùn)滑劑，由鉆井液用油基潤(rùn)滑劑和起防止鉆頭泥包作用的混合物(快鉆因子)組成，所述混合物(快鉆因子)包含聚合醇、滲透劑、乳化劑和助表面活性劑，還涉及其制備方法。本發(fā)明制備清潔潤(rùn)滑劑的方法簡(jiǎn)單，工藝易實(shí)施，可便捷地將油基潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)變成清潔潤(rùn)滑劑。本發(fā)明制得的清潔潤(rùn)滑劑具有較小的接觸角，較好的潤(rùn)滑性能，能很好地起到防止鉆頭泥包及提高鉆井液潤(rùn)滑性能。
文檔編號(hào)C09K8/32GK103045209SQ20131001312
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者周風(fēng)山, 鄭祥志, 熊正強(qiáng), 劉鋒報(bào), 崔保林 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)