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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811207435.8 (22)申请日 2018.10.17 (71)申请人 北京培康佳业技术发展有限公司 地址 100083 北京市海淀区学清路甲38号 金码大厦A座十层1016室 (72)发明人 姚少全 (74)专利代理机构 北京同辉知识产权代理事务 所(普通合伙) 11357 代理人 孙艳敏 (51)Int.Cl. C09K 8/035(2006.01) C09K 8/24(2006.01) (54)发明名称 一种润滑剂及其在油气田钻井液中的应用 (57)摘要 本发明。
2、公开了一种润滑剂及其在油气田钻 井液中的应用， 该润滑剂按重量份数计， 原料包 括： 1,4-丁二醇2634份， 乙二醇1424份， 丙三 醇2735份； 制备方法如下： 将原料混合均匀， 加 入催化剂， 常压下加热至110130， 反应34 小时， 得到粘稠状液体， 冷却， 得到固体产品。 该 固体润滑剂无毒无害， 环境友好， 无荧光不影响 地质录井， 较于钻井液用液体类润滑剂更加便于 运输存储， 安全性能好， 并且抗高温， 合成方法简 单， 润滑性能优良， 作为钻井液用润滑剂润滑系 数降低率可达50以上。 权利要求书1页 说明书5页 CN 109135693 A 2019.01.04 CN。
3、 109135693 A 1.一种润滑剂， 其特征在于， 按重量份数计， 原料包括： 1,4-丁二醇 2634份， 乙二醇 1424份， 丙三醇 2735份； 制备方法如下： 将原料混合均匀， 加入催化剂， 常压下加热至110130， 反应34小时， 得到粘稠状 液体， 冷却， 得到固体产品。 2.根据权利要求1所述的润滑剂， 其特征在于， 所述制备方法还包括固体产品粉碎的步 骤。 3.根据权利要求1或2所述的润滑剂， 其特征在于， 所述催化剂为氢氧化钾水溶液， 其中 氢氧化钾的质量百分含量为50。 4.根据权利要求3所述的润滑剂， 其特征在于， 所述催化剂的用量为总反应体系重量的 1020。。
4、 5.权利要求14任一所述润滑剂在制备油气田钻井液中的应用。 6.一种油气田钻井液， 其特征在于， 含有权利要求14任一所述润滑剂， 润滑剂含量为 钻井液体系中淡水用量的15。 7.根据权利要求6所述的油气田钻井液， 其特征在于， 以淡水用量为基数， 分别加入 0.3Na2CO3、 2Visco1、 4Redu2、 2白沥青、 2权利要求14任一所述润滑剂、 50 Weigh2、 30Weigh3、 280重晶石。 8.根据权利要求6所述的油气田钻井液， 其特征在于， 以淡水用量为基数， 分别加入 0.4Na2CO3、 3Visco1、 0.5Redu1、 2ReduSH、 5白沥青、 3权利。
5、要求14任一所述润 滑剂、 60Weigh2、 30Weigh3、 220重晶石。 权利要求书 1/1 页 2 CN 109135693 A 2 一种润滑剂及其在油气田钻井液中的应用 技术领域 0001 本发明涉及油田钻井液用材料技术领域， 具体涉及一种改性聚醚LUBS50润滑剂以 及改性聚醚在油气田钻井液中的应用。 背景技术 0002 随着石油天然气勘探开发的发展， 钻井过程中地质条件变得更加复杂， 开发难度 加大， 需要采取新的钻井工艺(如深井、 超深井、 大位移井、 定向井、 多分支井、 水平井等)， 这 些新工艺对于钻井液性能要求更高， 尤其表现在钻井过程中润滑防卡的方面。 钻井过程中。
6、， 钻具与钻具、 管材之间， 钻具与地层岩石、 井壁泥饼之间的摩擦阻力， 使金属钻具的旋转与 上下活动更加困难， 严重的甚至造成卡钻事故， 使钻井作业停止。 为了降低这种摩擦阻力， 在钻井液中需要加入有效的润滑剂， 以减少能耗， 防止卡钻， 提高钻井效率。 0003 目前常用的钻井液润滑剂多为液体润滑剂， 液体润滑剂分为矿物油润滑剂与生物 油润滑剂。 矿物油润滑剂主要组分为柴油、 石蜡油、 基础润滑油等， 这类润滑剂虽然能在一 定程度上降低摩擦阻力， 但会带来严重的环境污染， 同时影响了地质录井； 生物油润滑剂包 括动植物油类， 同样会影响地质录井， 为勘探井的找油找气带来不利影响。 除上述问。
7、题外， 液体润滑剂抗温性能也不好， 遇高温时容易失效， 并且液体润滑剂还存在运输不便、 易燃等 安全问题。 另一类常用的润滑材料多为塑料小球、 玻璃小球、 石墨等惰性固体颗粒。 塑料小 球、 玻璃小球能使钻具与井壁间的摩擦方式由滑动摩擦改变为滚动摩擦以降低摩擦阻力， 但这类润滑材料同样存在明显缺点： 惰性固体颗粒在循环至地面时容易被钻井液振动筛筛 除， 不能继续发挥作用， 造成浪费； 钻进过程中， 小球颗粒容易被挤压变形， 甚至破碎失去润 滑性能； 塑料小球与玻璃小球进入环境中长期不能降解， 对环境造成长久污染、 石墨粉在使 用过程中还可能带来粉尘污染等。 0004 因此， 开发一种能牢固吸附。
8、于粘土与金属表面， 并在摩擦表面形成润滑膜以有效 降低摩擦阻力、 抗温性能好、 对环境无污染， 不影响地质录井与找油找气的固体润滑剂有重 要的现实意义。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种润滑性能更好的改性聚醚类润滑剂， 可有效降低摩擦阻 力。 0006 本发明提供的润滑剂， 按重量份数计， 原料包括： 0007 1,4-丁二醇 2634份， 0008 乙二醇 1424份， 0009 丙三醇 2735份； 0010 制备方法如下： 0011 将原料混合均匀， 加入催化剂， 常压下加热至110130， 反应34小时， 得到粘 稠状液体， 冷却， 得到固体产品。 反应过程中， 原料中的醇羟。
9、基在催化剂作用下， 发生聚合反 说明书 1/5 页 3 CN 109135693 A 3 应， 形成各种不同长链、 长支链、 网状空间结构的聚醚类混合物， 这类化合物同时拥有大量 强的醇羟基吸附基团， 可以有效的在粘土和金属表面形成吸附润滑膜， 显著降低了摩擦阻 力。 固体形态相对于液体更方便运输储存， 安全性能好， 而且抗高温， 稳定性强。 0012 可选或优选的， 上述润滑剂中， 所述制备方法还包括固体产品粉碎的步骤。 粉碎后 更容易包装、 运输和使用。 0013 可选或优选的， 上述润滑剂中， 所述催化剂为氢氧化钾水溶液， 其中氢氧化钾的质 量百分含量为50。 氢氧化钾水溶液作为催化剂，。
10、 反应条件更加温和， 接触更加均匀， 催化 活性高。 0014 可选或优选的， 上述润滑剂中， 其特征在于， 所述催化剂的用量为总反应体系重量 的1020。 0015 本发明还提供了以上任一所述润滑剂在制备油气田钻井液中的应用。 由于该润滑 剂在润滑性能和抗温性能、 环保性能方面表现优异， 非常适合用于制备油气田用钻井液。 0016 本发明还提供了一种油气田钻井液， 其含有以上任一所述润滑剂， 润滑剂含量为 钻井液体系中淡水用量的15。 0017 可选或优选的， 油气田钻井液， 其特征在于， 以淡水用量为基数， 分别加入0.3 Na2CO3、 2Visco1、 4Redu2、 2白沥青、 2以。
11、上任一所述润滑剂、 50Weigh2、 30 Weigh3、 280重晶石。 0018 上述配方中， 百分比均以淡水作为基数确定的用量， 例如淡水使用100g， 则Na2CO3 加入量为0.3g， 重晶石加入量为280g， 以此类推。 0019 可选或优选的， 上述油气田钻井液， 以淡水用量为基数， 分别加入0.4Na2CO3、 3 Visco1、 0.5Redu1、 2ReduSH、 5白沥青、 3以上任一所述润滑剂、 60Weigh2、 30 Weigh3、 220重晶石。 0020 上述配方中， 百分比均以淡水作为基数确定的用量， 例如淡水使用100g， 则Na2CO3 加入量为0.4g。
12、， 重晶石加入量为220g， 以此类推。 0021 配方中， Visco1： 市售钻井液用提切剂改性硅酸盐Visco1； Redu1： 市售钻井液用降 滤失剂羧羟基烷烯共聚物Redu1； ReduSH： 市售钻井液用降滤失剂改性糊精ReduSH； 白沥青： 市售钻井液用抑制防塌剂无荧光白沥青NFA-25； Redu2： 市售钻井液用降滤失剂羧羟基烷烯 共聚物Redu2； Weigh2和Weigh3： 市售钻井液用水溶性加重抑制剂有机盐Weigh2和钻井液用 水溶性加重抑制剂有机盐Weigh3。 0022 上述钻井液配方， 搭配本发明的润滑剂， 相比于其他高密度钻井液， 摩阻系数降低 明显， 润。
13、滑性能大幅提高。 0023 本发明提供的润滑剂， 具有如下有益效果： 0024 1、 本发明提供的润滑剂无毒无害， 环境友好， 无荧光， 不影响地质录井。 0025 2、 本发明提供的润滑剂为固体形态， 较于钻井液用液体类润滑剂更加便于运输存 储， 安全性能好， 并且抗高温， 稳定性强。 0026 3、 本发明提供的润滑剂制备方法操作简单， 条件温和， 整个生产过程废弃物少， 环 境友好， 生产成本低。 0027 4、 本发明提供的润滑剂润滑性能优良， 降低摩阻效果显著， 能有效提升钻井液润 滑性能。 说明书 2/5 页 4 CN 109135693 A 4 具体实施方式 0028 为了对本发。
14、明的技术特征、 目的和有益效果有更加清楚的理解， 现结合具体实例 对本发明的技术方案进行以下详细说明， 应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制 本发明的范围。 0029 实施例1 0030 按重量比取28份工业优级1， 4丁二醇加入到反应釜中， 在搅拌下加入16份工业 优级乙二醇、 28份工业优级丙三醇， 常温下搅拌10分钟至均匀， 然后加入8.0重量份质量分 数为50氢氧化钾水溶液催化反应快速进行， 将温度升高至115， 并保持115继续反应3 小时， 得到粘稠状液体产物， 冷却3小时至常温， 粉碎， 即得到本实施例的固体润滑剂。 0031 实施例2 0032 按重量比取30份工业优级1。
15、， 4丁二醇加入到反应釜中， 在搅拌下加入18份工业 优级乙二醇、 30份工业优级丙三醇， 常温下搅拌10分钟至均匀， 然后加入9.36重量份质量分 数为50氢氧化钾水溶液催化反应快速进行， 将温度升高至120， 并保持120继续反应3 小时， 得到粘稠状液体产物， 冷却3小时至常温， 粉碎， 即得到本实施例的固体润滑剂。 0033 实施例3 0034 按重量比取32份工业优级1， 4丁二醇加入到反应釜中， 在搅拌下加入20份工业 优级乙二醇、 32份工业优级丙三醇， 常温下搅拌10分钟至均匀， 然后加入12.6重量份质量分 数为50氢氧化钾水溶液催化反应快速进行， 将温度升高至120， 并保。
16、持120继续反应 3.5小时， 得到粘稠状液体产物， 冷却3小时至常温， 粉碎， 即得到本实施例的固体润滑剂。 0035 实施例4 0036 按重量比取32份工业优级1， 4丁二醇加入到反应釜中， 在搅拌下加入22份工业 优级乙二醇、 33份工业优级丙三醇， 常温下搅拌10分钟至均匀， 然后加入13.0重量份质量分 数为50氢氧化钾水溶液催化反应快速进行， 将温度升高至125， 并保持125继续反应 3.5小时， 得到粘稠状液体产物， 冷却3小时至常温， 粉碎， 即得到本实施例的固体润滑剂。 0037 实施例5 0038 按重量比取34份工业优级1， 4丁二醇加入到反应釜中， 在搅拌下加入24。
17、份工业 优级乙二醇、 34份工业优级丙三醇， 常温下搅拌10分钟至均匀， 然后加入13.8重量份质量分 数为50氢氧化钾水溶液催化反应快速进行， 将温度升高至125， 并保持125继续反应3 小时， 得到粘稠状液体产物， 冷却3小时至常温， 粉碎， 即得到本实施例的固体润滑剂。 0039 将上述各实施例15得到的油气田钻井液用固体润滑剂， 作为润滑剂， 按照企业 标准Q/HDJPK 00382017进行各项性能测试， 同时做一组空白对照实验(即空白对照实验 钻井液中不加入实施例中得到的油气田钻井液用固体润滑剂)， 其结果如表1所示， 其中钻 井液配方为： 350ml蒸馏水+10.50g钻井液试。
18、验配浆用膨润土+10.50g上述所得固体润滑剂+ 0.50g氢氧化钠。 0040 表1实施例15的固体润滑剂性能指标测试数据 说明书 3/5 页 5 CN 109135693 A 5 0041 0042 上述实验数据表明， 采用本发明制得的油气田钻井液用固体润滑剂各项性能良 好， 无荧光不影响地质录井， 润滑系数降低率70， 可以有效降低摩擦阻力， 润滑性能好， 降阻效果显著， 能很好地应用到各种钻井液中。 0043 (1)钻井液抗温、 润滑性能评价 0044 将实施例15得到的固体润滑剂配制成高密度钻井液， 并分别编号为1、 2、 3、 4、 5， 同时做一组空白对照实验(即空白对照实验钻井。
19、液中不加入实施例中得到的固体润滑剂)， 进行160热滚16h后测试钻井液的各项性能， 结果如表2所示， 其中钻井液的配方为： 淡水+ 0.3Na2CO3+2Visco1+4Redu2+2白沥青+2上述油气田钻井液用固体润滑剂+50 Weigh2+30Weigh3+280重晶石。 0045 表2由实施例15的油气田钻井液用固体润滑剂配制的钻井液160热滚16h后性 能测试结果 0046 0047 0048 从上述表格中数据可看出， 由本发明油气田钻井液用固体润滑剂配制的高密度钻 井液， 经160热滚16h后， 加入实施例15后的钻井液， 摩阻系数显著下降， 润滑系数降低 率都在55以上， 可以说。
20、明采用本发明制得的油气田钻井液用固体润滑剂抗高温、 润滑性 好、 降阻效果强， 能很好地应用到各种钻井液中。 0049 (2)现有钻井液固体润滑剂对比实验 0050 将实施例15得到的固体润滑剂配制成油田钻井液， 并分别编号为1、 2、 3、 4、 5， 同 时做一组空白对照实验(即空白对照实验钻井液中不加入实施例中得到的固体润滑剂)， 和 一组市售固体润滑剂LU66(石墨润滑剂)对照实验(即将钻井液中实施例固体润滑剂替换为 市售固体润滑剂LU66(石墨润滑剂)， 加量不变)， 进行120热滚16h后测试钻井液的各项性 能， 结果如表3所示， 其中钻井液的配方为： 淡水+0.4Na2CO3+3。
21、Visco1+0.5Redu1+2 说明书 4/5 页 6 CN 109135693 A 6 ReduSH+5白沥青+3上述油气田钻井液用固体润滑剂+60Weigh2+30Weigh3+220 重晶石。 0051 表3由实施例15的油气田钻井液用固体润滑剂配制的钻井液与市售润滑剂性能 对比表 0052 0053 从上述表格中数据可看出， 加入市售固体润滑剂后， 摩阻系数有所下降， 可以在一 定程度上降低摩擦阻力， 与现有市售固体润滑剂相比， 加入实施例15后的钻井液摩阻系 数更低， 降阻效果更加明显， 润滑性更优， 同时， 本实施例得到的固体润滑剂在使用过程中 不会带来粉尘污染， 在环境保护方。
22、面优势更加突出； 且吸附能力更强， 不易被振动筛筛除， 可以长久发挥功效， 经济效益好。 0054 配方中， Visco1： 市售钻井液用提切剂改性硅酸盐Visco1； Redu1： 市售钻井液用降 滤失剂羧羟基烷烯共聚物Redu1； ReduSH： 市售钻井液用降滤失剂改性糊精ReduSH； 白沥青： 市售钻井液用抑制防塌剂无荧光白沥青NFA-25； Weigh2和Weigh3： 市售钻井液用水溶性加 重抑制剂有机盐Weigh2和钻井液用水溶性加重抑制剂有机盐Weigh3。 0055 本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述， 以上实施例的说明只是用于 帮助理解本发明的核心思想。 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离该 发明构思的前提下， 所做的任何显而易见的修改、 等同替换或其他改进， 均应包含在本发明 的保护范围之内。 说明书 5/5 页 7 CN 109135693 A 7 。