一种环保型钻井液润滑剂制备方法及其使用研究

0 引言

目前常用的钻井液润滑剂有矿物油类、改性动植物油类、表面活性剂类及多元醇和聚合醇类[1,2], 此类润滑剂价格高, 对环境污染大[3]。改性动植物油类即多羟基化合物润滑剂性能好, 无毒, 荧光级别低, 使用方便[4], 因而得到了广泛的应用。

1 室内评价

1.1 环保型钻井液润滑剂的制备

1#:植物沥青25%, 生物柴油50%, 丙二醇二油酸酯15%, 月桂醇聚乙烯醚10%。

2#:植物沥青30%, 生物柴油50%, 丙二醇二油酸酯10%, 月桂醇聚乙烯醚10%。

3#:植物沥青36%, 生物柴油50%, 丙二醇二油酸酯4%, 月桂醇聚乙烯醚10%。

4#:植物沥青30%, 生物柴油40%, 丙二醇二油酸酯15%, 月桂醇聚乙烯醚20%。

1.2 产品性能测试

膨润土浆配制:1000ml样品杯中加入2g碳酸钠, (11000r/min) 边搅拌边添加50g钠基膨润土, 钠基膨润土加完后开始计时20min。刮下杯壁和搅拌桨上的附着物。室温下将预制土浆密闭放置24h[5]。

测试仪器:EP-2型极压力润滑仪, GRL-4滚子加热炉, GJ—3S高速搅拌器.

测试泥浆:将密闭后的膨润土浆用低速搅拌器搅拌5min, 两个样品杯分别量取250ml, 再高速搅拌10min, 用极压润滑仪测定润滑系数, 并取平均值K0。

另取三份250ml, 分别加入2.5ml润滑剂, 高速搅拌10min测定润滑系数, 并求出平均值K1。

润滑系数降低率RK=100%* (K0-K1) /K0

K0基浆润滑系数

K1基浆加入润滑剂后润滑系数。

由上表可知, 样品3#润滑性能明显高于另外三个样品, 因此采用3#的配比进行后续实验。

从表中的数据可以看出, 润滑剂的添加量在1.5%时有良好的润滑性能, 但是结合生产实际以及经济效益, 确定润滑剂加入量为1%为最适值。

1.3 其它原因对润滑剂性能影响:

结合生产实际, 随着钻井深度的增加, 温度升高, 这必然影响润滑剂的润滑性能, 甚至破坏泥浆结构或者润滑剂结构导致润滑性能降低甚至丧失[6]。因此耐温型润滑剂是必然基本要求, 本文对该型号润滑剂做耐温性试验, 在设定温度下, 经滚子加热炉持续热滚16h, 测定结果如下:

1.3.1 耐温测试

由表可知温度的影响基本可以忽略, 该型号润滑剂可在200℃, 经过高温16h热滚后依然保持良好的润滑性能。

1.3.2 耐盐测试

结合石油开采实际因素, 油田采出水中含有Cl-、Na+、Ca2+、K+等离子, 相关离子必然对润滑剂的实际润滑性能有所影响。本文结合生产实际, 模拟了60℃时润滑剂加入量为1%不同盐含量对润滑剂性能的影响。结果如下:

由图象可知:温度60℃时, 盐含量12%以下, 加入1%的润滑剂即可达到较好的润滑效果。

1.3.3 耐温耐盐测试

钻井作业中随着深度增加, 温度不断升高, 所遇地层情况也比较复杂。因此, 同时考察温度和盐含量对润滑剂性能的影响也至关重要。本文考察了该种型号润滑剂在盐含量为8%时, 不同温度下的润滑效果。为最大程度模拟生产操作, 在设定温度下用滚子加热炉热滚16h。结果如下:

由上表可知, 在8%盐含量时, 200设施℃以下, 该型号润滑剂1%加入量即可达到润滑要求。

综上所述, 本文经过对该型号润滑剂不同配制比例的考察, 确定了最佳性能时的配比及加入量;经过对该润滑剂耐温测试、耐盐测试、耐温耐盐测试的考察, 确定了该润滑剂在一定盐度和温度下依然保持较好的润滑性能, 满足钻井操作的实际要求。

2 结语

本文所述润滑剂所用的原材料价廉, 易于取得;进行实验后所确定的生产工艺路线收率高, 副产物少, 产品质量符合质量标准, 安全可靠;整个生产过程对环境无污染, 绿色环保。实验所得的润滑剂实用性能符合钻井液润滑剂的技术要求。

摘要：本润滑剂所用的原材料价廉, 易于取得;生产工艺路线收率高, 副产物少, 产品质量符合质量标准, 安全可靠;整个生产过程对环境无污染。本钻井液润滑剂包含以下质量百分含量的组分:生物柴油:4045%, 润滑剂:3545%, 乳化剂:1520%。

关键词：钻井液润滑剂,抗温,耐盐

参考文献

[1] 胡志孟.羟基植物油脂肪酸的合成及其润滑性[J].化工科技, 2001, (3) :1~4.

[2] 王怀文, 刘维民.植物油作为环境友好润滑剂的研究概况.润滑与密封[J], 2004, (5) :127~130.

[3] 叶斌, 陶德华.环境友好型润滑剂的特点及发展.润滑与密封[J].2002, (5) :73~76.

[4] 陈洁.油脂化学[M].北京:化学工业出版社 (第一版) , 2004, p36.

[5] 中国石油天然气总公司.中石油行业标准SY/T6094-94, 1995.01.18.

[6] 蔡利山, 赵素丽.钻井液润滑剂润滑能力影响因素分析与评价.石油钻探技术, 2003, 2 (31) :44-46.