一種鉆井液用極壓抗磨潤滑劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種石油鉆井過程中鉆井液用處理劑，用于鉆井液施工中，屬于石油 鉆探領域。 技術背景
[0002] 隨著石油勘探開發的不斷發展，鉆井工程中面臨的復雜情況日益突出，深井、超深 井、高溫高壓井等特殊條件井逐漸增多，如何最大程度提高機械鉆速，運對鉆井液性能尤其 是潤滑減阻性能提出了更高的要求。普通潤滑劑存在極壓膜強度低、潤滑持效性差、抗溫性 能差，具有毒性等問題，難W滿足現代鉆井的需求。
[0003] 為了解決W上問題，研究開發了一種新型鉆井液用極壓抗磨潤滑劑。

【發明內容】

[0004] 為解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種新型鉆井液用極壓抗磨潤滑劑 的制備方法及應用。該潤滑劑潤滑性能優良，極壓潤滑持效性強；負荷磨損指數和燒結負荷 較高，磨斑直徑低，極壓膜強度高，抗溫性強。
[0005] 本發明的目的之一是提供一種新型鉆井液用極壓抗磨潤滑劑。
[0006] 本發明的目的之二是提供一種新型鉆井液用極壓抗磨潤滑劑的制備方法。
[0007] 本發明一種新型鉆井液用極壓抗磨潤滑劑，該潤滑劑由基礎油、極壓抗磨劑、表面 活性劑、穩定劑組成；所述的基礎油為7號白油；所述的表面活性劑為苯橫酸鹽類、0P型、吐 溫類中的一種或兩種的混合物；穩定劑為憐酸醋類、簇酸脂類或硝酸脂類中的一種或幾種 的混合物。
[0008] 該潤滑劑加量為1.5%時極壓潤滑系數降低率大于80%，潤滑性能優良，且極 壓潤滑持效性強；通過四球機實驗對其極壓抗磨性進行分析，該潤滑劑負荷磨損指數為 736N，燒結負荷為3037N，摩斑直徑為0. 23mm，說明該潤滑劑有著較高的負荷磨損指數和燒 結負荷，較低的磨斑直徑。該潤滑劑抗溫達180°C;與不同鉆井液體系配伍性良好。SDR巧 光級別為1~2級，無毒，易生物降解，符合環保要求。
【附圖說明】：
[0009] 圖1為實施例1制備的鉆井液用極壓抗磨潤滑劑SDR加入后各鉆井液體系的潤滑 性能。
[0010] 圖2為實施例1制備的鉆井液用極壓抗磨潤滑劑SDR不同加量下體系的潤滑性系 數和極壓膜強度。
[0011] 圖3為實施例1制備的鉆井液用極壓抗磨潤滑劑SDR在海水中的生物降解性。
【具體實施方式】
[0012] 下面結合實施例，進一步說明本發明。
[001引實施例1 :
[0014] 新型鉆井液用極壓抗磨潤滑劑的制備：
[0015] (1)極壓抗磨劑的制備
[0016] 該添加劑的合成采用外循環高壓反應技術，W植物油提取物為主劑，W含硫、憐、 氯的化合物為輔劑，在一定溫度、壓力和縮合劑的作用下縮合而成，所得產物為淡黃色液 體。
[0017] (2)SDR的合成
[0018]自制極壓抗磨劑含量和表面活性劑是影響潤滑劑潤滑性能的顯著因素，因此確定 潤滑劑SDR的配方為：7號白油+15%自制極壓抗磨劑+15%表面活性劑巧％穩定劑。
[001引 實施例2:
[0020] 潤滑性能評價：性能良好的潤滑劑要求在顯著提高潤滑效果的同時不影響鉆井 液的綜合性能。在6%預水化膨潤±漿（1#)和常用鉆井液體系聚合物鉆井液（2#)、聚橫鉆 井液（3#)、正電膠鉆井液（4#)、甲酸鹽鉆井液體系巧#)中加入不同量SDR，測試各體系在 150°C/1化老化后的潤滑、流變性及濾失量性能。實驗結果見表1。由表1和圖1(見說明 書附圖）可知，隨著SDR加量增加，鉆井液極壓潤滑系數下降明顯，加量為1. 5%時，各鉆井 液潤滑系數下降75%W上，加量為2%時，各鉆井液潤滑系數下降80%W上，表明SDR的加 量在1. 5 %~2 %時就能體現出較優的潤滑性能；隨著SDR加量增加，鉆井液表觀粘度、塑性 粘度、動切力略有上升，濾失量略有下降，表明SDR與各種鉆井液體系的配伍性良好；SDR加 入各鉆井液后，體系的密度基本不變，說明SDR不引起鉆井液起泡。
[0021] 表1SDR對鉆井液流變性、濾失量、及潤滑性的影響
[0022]
[0024] 實施例3 :
[0025] (1)極壓抗磨性能評價
[0026] 極壓膜強度測定在6%膨潤±漿中加入不同量SDR，利用極壓潤滑儀對其潤滑性、 極壓膜強度進行測定，結果見圖2 (說明書附圖2)。
[0027] 由圖2可知，隨著SDR加量增大，體系極壓潤滑系數顯著降低，極壓膜強度顯著增 大，加量為1 %時即能大幅度的降低鉆井液極壓潤滑系數，提高極壓膜強度。
[002引似四球機試驗
[0029] 通過四球機實驗，評價潤滑劑SDR極壓抗磨性能，實驗結果見表2。由表2可知，潤 滑劑SDR有較高的負荷磨損指數和燒結負荷、磨斑直徑較小，極壓抗磨性能較突出。
[0030] 表2潤滑劑四球機實驗結果
[0031]
[003引實施例4 :
[0033] 潤滑持效性能評價：室內用E-P極壓潤滑儀測定鉆井液潤滑系數時，測定值隨極 壓時間增加而增加，且滑塊發熱。為此，用E-P極壓潤滑儀分別測定1#、2#、3#、4#、5#鉆井液 加入1.5%SDR前后，不同極壓摩擦時間的潤滑系數，實驗結果見表3。由表3可W看出， 不加SDR時，膨潤±漿和各鉆井液潤滑系數隨極壓時間的增長而增大，滑塊發熱；當加入 1. 5%SDR后，鉆井液潤滑系數大幅下降，且隨極壓時間的增長而略有下降，滑塊不發熱。表 明SDR在金屬表面所形成的極壓潤滑膜強度高，潤滑持效性好。
[0034] 表3SDR極壓摩擦不同時間時潤滑系數 [00351
[0036] 實施例5 :
[0037] 潤滑劑抗溫性能評價：室內在1#、2#、3#、4#、5#鉆井液體系中分別加入2%503，測定 其在120°C、15(rC、18(rC下熱滾1化后的潤滑系數。實驗結果見表4。由表4可知，隨著溫 度升高，加2%SDR的膨潤±漿和現場用的4種鉆井液的潤滑系數逐步下降，潤滑性不斷提 高。在膨潤±漿中，180°C下的潤滑性較120°C時提高67% ;在聚合物體系中提高62. 5% ; 在聚橫體系中提高67%;在正電膠體系中提高44. 4%;在甲酸鹽體系中提高40%，表明SDR 在高溫條件下有很好的潤滑性，抗溫達180°C。
[0038] 表4SDR抗溫性試驗結果
[0039]
[0040]
[00川實施例6
[0042] 環境影響評價：
[004引 （1)毒性分析
[0044] 采用發光細菌法對SDR的毒性進行了評價。其結果表明，SDR的ECs。值大于 lOOOOOmg/l，參照美國國家環保局確認的慷郵生物毒性分級標準，SDR無毒，可W直接排放。
[0045] 似生物降解性試驗
[0046] 大量排放的有機物即使無毒也會對環境造成危害，運種危害是潛在性的長期的。 對海洋鉆井作業而言，吸附大量鉆井液有機處理劑的鉆屑在海底沉積，如有機物不能很快 降解成對環境無害的二氧化碳和水，就會對海底生物和生態環境產生損害。不同的有機物 由于性質（溶解性、揮發性和吸附性等）不同，因此應采用不同的方法及該方法的相應評價 指標進行評價。
[0047] 采用帶蓋小瓶法對SDR在自然海水中的生物降解性進行了評價，評價指標為累積 耗氧量。在一定時間內累積耗氧量越大，說明被測試有機物越易生物降解。由圖3(見說明 書附圖）可W看出，SDR的累積耗氧量始終高于空白樣的累積耗氧量，說明SDR易被微生物 降解。
【主權項】
1. 一種鉆井液用極壓抗磨潤滑劑，其特征在于，該潤滑劑由基礎油、極壓抗磨劑、表面 活性劑、穩定劑組成；所述的基礎油為7號白油；所述的表面活性劑為苯磺酸鹽類、0P型、吐 溫類中的一種或兩種的混合物；穩定劑為磷酸酯類、羧酸脂類或硝酸脂類中的一種或幾種 的混合物。2. 根據權利要求1所述的極壓抗磨劑，其特征在于以植物油提取物為主劑，以含硫、 磷、氯的化合物為輔劑，在一定溫度、壓力和縮合劑的作用下縮合而成，所得產物為淡黃色 液體。3. 根據權利要求1所述的鉆井液用極壓抗磨潤滑劑，其特征在于適用于水基鉆井液體 系，加量為〇. 1~5.0%。
【專利摘要】本發明涉及一種極壓抗磨強度高、抗高溫、低熒光的鉆井液用潤滑劑SDR。該潤滑劑由表面活性劑、基礎油以及通過縮合反應制得的一種含硫、磷、氯等活性元素的極壓抗磨添加劑組成。室內實驗評價表明，SDR加量為1.5％時極壓潤滑系數降低率大于80％，潤滑性能優良，且極壓潤滑持效性強；通過四球機實驗對其極壓抗磨性進行分析，該潤滑劑負荷磨損指數為736N，燒結負荷為3037N，摩斑直徑為0.23mm，說明該潤滑劑有著較高的負荷磨損指數和燒結負荷，較低的磨斑直徑。該潤滑劑抗溫達180℃；與不同鉆井液體系配伍性良好。SDR熒光級別為1～2級，無毒，易生物降解，符合環保要求。
【IPC分類】C09K8/035
【公開號】CN105368412
【申請號】CN201510680585
【發明人】王偉吉, 邱正松, 鐘漢毅
【申請人】中國石油大學(華東)
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年10月20日