[发明专利]一种钻井液用润滑剂及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油钻井用助剂，具有涉及一种钻井液用润滑剂。本发明还涉及所述润滑剂的应用。

背景技术

随着能源需求的不断加大以及石油钻井技术的持续发展，超深井、丛式井、大位移井以及长水平段的水平井不断增加。然而在造斜段、水平段钻进时，由于摩阻和扭矩大、托压严重，特别在钻井液体系密度较高时，极易发生粘卡事故。为了有效降低钻井中的摩阻，保障钻井作业的顺利进行，高密度钻井液用润滑剂得到逐步重视。

目前现场在用的钻井液润滑剂种类较多，石墨、塑料小球、玻璃微珠属固体润滑剂，以球形颗粒在接触面之间滚动或片状石墨的自润滑作用降低摩擦系数，在普通密度和高密度钻井液中均可发挥一定的润滑作用。目前现场常用的液体类润滑剂，如以矿物油、植物油等为主要成分的润滑剂，在常规密度（小于1.8g/cm³）的钻井液中有比较好的将摩阻效果，但是在高固相含量的高密度（大于1.8g/cm³）钻井液中的润滑效果不理想，而且在加大用量时对高密度钻井液的流变性能影响较大，不能满足高密度钻井液对润滑性的要求。

关于钻井液润滑剂，国内外期刊和专利有诸多报道，但是涉及适用于高密度和超高密度钻井液所需的润滑剂的文献较少。已有专利公开了一种钻井液润滑剂，其是以长链有机酸、合成酯、乳化剂和基础油为主要组分的适用于高密度钻井液的润滑剂，加量为3%（重量百分比）时可使2.4g/cm³的高密度钻井液的摩擦系数和粘附系数降低，降低率分别为38.7%和64%。但是长链有机酸组分会使高密度钻井液的粘切增高，对钻井液的流变性产生较大的影响，难以推广使用。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种钻井液用润滑剂，其用于钻井液中的润滑效果好，尤其是极压润滑能力高；即使是用于高密度钻井液，其润滑效果依然良好，极压润滑能力高，且对钻井液的流变性能影响小。

根据本发明的一个方面，提供了一种钻井液用润滑剂，包括以下组分：大分子硫化酯、硅烷偶联剂、乳化剂和基础油，其中所述大分子硫化酯选自含至少一个双键的C₁₆-C₂₄直链脂肪酸多元醇酯的硫化物。

根据本发明所提供的钻井液用润滑剂，由于组成润滑剂的各个组分的共同作用，得到的最终润滑剂具有非常好的润滑效果，即使是用于高密度钻井液，其润滑效果依然良好，极压润滑能力高，且对钻井液的流变性能影响小。

在上述润滑剂中，所述大分子硫化酯为5～80重量份，所述硅烷偶联剂为1～15重量份，乳化剂为1～15重量份，所述基础油为10～90重量份。在上述润滑剂的一个具体实施例中，所述大分子硫化酯为10～70重量份，优选30～60重量份；所述硅烷偶联剂为2～15重量份，优选5～10重量份；乳化剂为2～15重量份，优选3～10重量份；所述基础油为20～80重量份，优选30～70重量份。在上述数据范围，所述润滑剂具有更好的润滑效果，对钻井液的流变性影响较小。

在上述润滑剂的一个优选实施例中，所述大分子硫化酯选自选自含至少一个双键的C₁₈-C₂₂直链脂肪酸多元醇酯的硫化物，如可选自油酸、亚油酸和亚麻酸的多元醇酯硫化物，优选选自硫化乙二醇油酸酯、硫化丙三醇油酸酯、硫化季戊四醇油酸酯、硫化新戊二醇油酸酯，硫化乙二醇亚油酸酯、硫化丙三醇亚油酸酯、硫化季戊四醇亚油酸酯、硫化新戊二醇亚油酸酯，硫化乙二醇亚麻酸酯、硫化丙三醇亚麻酸酯、硫化季戊四醇亚麻酸酯和硫化新戊二醇亚麻酸酯。在上述润滑剂中，所述大分子硫化酯的使用能够改善润滑剂在钻具表面的吸附特性，原因在于分子中的硫原子可增强其在钢质极压面上的吸附能力，在极压面间形成一层牢固的吸附膜，降低摩擦阻力，提高润滑剂的润滑效率，以有效减小钻井中钻杆的摩阻。在一个具体的实施例中，所述大分子硫化酯的制备方法为：取含至少一个双键的C₁₆-C₂₄直链脂肪酸的多元醇酯100重量份，加入5～10重量份的硫磺，搅拌下升温到130～170℃，保温反应3～6小时，得到所述大分子硫化酯。