[发明专利]一种钻井液用有机硅润滑剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井液用有机硅润滑剂、钻井液用有机硅润滑剂的制备方法以及所述有机硅润滑剂在钻井液中的应用。

背景技术

钻井液是钻井工程的血液，其最重要的功能之一是润滑钻具，倘若钻井液润滑性能欠佳，则会使钻柱与井壁之间的摩擦力迅速增加，扭矩相应变得很大，这样不仅增加能耗，严重时更会造成卡钻，甚至扭断钻杆。目前，通过向钻井液中添加优质的润滑剂降低井下摩阻是预防和解决钻井安全问题的主要技术手段之一。润滑剂在降低钻具与井壁之间的摩擦，减小钻井扭矩和减小起下钻摩阻中起到关键作用。

近年来，随着水平井、定向井等复杂结构的增多，进一步加大了钻具和岩屑的接触面积，导致扭矩和摩阻增大；随着井深的增加导致的泥浆密度的增大和钻井液温度的升高，对润滑剂性能也提出更高的要求。

目前，国内外钻井液用润滑剂种类繁多，主要分为液体润滑剂和固体润滑剂。常见的液体润滑剂种类有矿物油类，改性动植物油类，表面活性剂类，多元醇类，聚合醇类，沥青类等。固体润滑剂主要有塑料小球，玻璃小球，石墨，炭黑等。但这些润滑剂均有自身的不足，固体润滑剂如塑料小球，玻璃小球等这类润滑剂由于受固体尺寸的限制，在钻井过程中很容易被固控设备清除，而且在钻杆的挤压或拍打下，有破坏或变形的可能，使得其润滑性能下降，且这些固体润滑剂对环境有副作用，因此在使用上受到一定的限制；表面活性剂类润滑剂在高载荷下，润滑性能也不理想，价格较贵，且易起泡，影响泥浆泵工作；多元醇及聚合醇类润滑剂不抗冻，抗温稳定性较差；油类润滑剂的润滑性能和抗温稳定性能也不理想，难以满足日益增长的现场施工要求，并且其中的矿物油和沥青类润滑剂荧光级别高，具有较大的毒性，应用已越来越少。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述缺陷提供一种钻井液用有机硅润滑剂及其制备方法以及所述有机硅润滑剂在钻井液中的应用。

本发明提供一种钻井液用有机硅润滑剂，其中，所述有机硅润滑剂含有油和分散在油中的有机改性层状硅酸盐，所述有机改性层状硅酸盐通过以下方法制备得到：将层状硅酸盐、有机胺盐与水在60-80℃和pH值为8-9.5的条件下反应得到的产物进行固液分离，得到固相产物，并将得到的固相产物进行洗涤和干燥。

本发明还提供一种钻井液用有机硅润滑剂的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：

（1）有机改性层状硅酸盐的制备：将层状硅酸盐、有机胺盐与水在60-80℃和pH值为8-9.5的条件下反应得到的产物进行固液分离，得到固相产物，并将得到固相产物进行洗涤和干燥；

（2）将步骤（1）得到的有机改性层状硅酸盐与油进行接触，所述接触的条件使得步骤（1）得到的有机改性层状硅酸盐分散在油中。

此外，本发明还提供所述有机硅润滑剂在钻井液中的应用。

本发明采用油与分散在油中的有机改性层状硅酸盐配合使用作为钻井液用有机硅润滑剂的组分，使得该钻井液用有机硅润滑剂具有良好的润滑性能和稳定的抗温性能的优点，当进一步优选所述油为无毒油相即大豆油、白油、二甲基硅油和妥尔油中的一种或多种时，所述钻井液有机硅润滑剂具有无荧光和对环境无危害的特点，且润滑性能和抗温性能更佳。

本发明提供的制备的方法具有制备步骤简单的优点。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种钻井液用有机硅润滑剂，其中，所述有机硅润滑剂含有油和分散在油中的有机改性层状硅酸盐，所述有机改性层状硅酸盐通过以下方法制备得到：将层状硅酸盐、有机胺盐与水在60-80℃和pH值为8-9.5的条件下反应得到的产物进行固液分离，得到固相产物，并将得到的固相产物进行洗涤和干燥。

本发明的发明人发现，将油和分散在油中的有机改性层状硅酸盐配合使用作为钻井液用有机硅润滑剂的组分，并且，所述有机改性层状硅酸盐通过以下方法制备得到：将层状硅酸盐、有机胺盐与水在60-80℃和pH值为8-9.5的条件下反应得到的产物进行固液分离，得到固相产物，并将得到的固相产物进行洗涤和干燥，可以使该钻井液用有机硅润滑剂获得优异的润滑性能和稳定的抗温性能。

在本发明中，有机改性层状硅酸盐是指使有机物与层状硅酸盐反应，形成具有有机特性的物质。