[发明专利]一种缔合型润滑剂及含有该润滑剂的水基钻井液

说明书

技术领域

本发明涉及一种缔合型润滑剂，本发明还涉及一种含有缔合型润滑剂的水基钻井液，属于石油钻井技术领域。

背景技术

传统水基钻井液体系的润滑剂以原油、柴油、机油等矿物油为主。其中，原油在高温高压等极限条件下能够在钻具和岩壁的受力面形成稳定的油膜。由于原油中大量的高粘度胶质存在，油膜在高温极压的苛刻环境下仍能够保持润滑性能，成为钻井作业面对高难度井的井下复杂情况，提高润滑效果最为有效的选择。

而面对日益严格的环保要求，使用原油润滑技术已经受到越来越严格的限制。为了保护生态环境，符合环保法规的要求，国内外一直在寻找能够替代原油的环保型润滑剂。

美国专利US4181617早在1980年就开发了以菜籽油为基础油的水基钻井液润滑剂。至今大部分油田服务企业仍在一些结构较简单的井中使用该类型产品。由于使用的植物油属于食用油脂，存在着与民争食的问题，同时成本较高。

公开号为CN103045183A的中国发明专利公开了一种地沟油润滑剂，采用地沟油为基础油制成润滑剂，该润滑剂能够有效解决钻井过程中降扭矩和摩阻问题。但地沟油成分比较复杂，不但含有植物油，还有饱和程度较高的动物油脂，游离脂肪酸，卵磷脂等杂质成分。由于这些组分的存在，使得以地沟油为主要成分的润滑油在气温较高时容易腐化变质，效果下降；气温较低时又容易凝固结块，影响在钻井液中的分散，给施工作业造成不必要的麻烦。

公开号为CN 102851004B的中国发明专利公开了一种钻井液用生物降解润滑剂，采用酯交换反应将油脂反应生成安定性较高的生物酯，在很大程度上解决了冬天气温较低时润滑剂凝固结块问题。除此之外，具有一定粘温性能的合成烃类也具有良好的润滑性和环保性能。该润滑剂属于乳滴型润滑剂，在室内测试具有良好的润滑效果，但在复杂井中，尤其是水平井侧钻时，润滑能力不足。

为了改善油脂分散问题，公开号为CN102952528A中国发明专利申请，公开了一种可降解的钻井液润滑剂，在80~90%的生物柴油中加入5~10%的乳化剂和一定量的水进行乳化，依靠表面活性剂把油脂分散在钻井液中，目前国内大部分油性润滑剂均属于这种类型。公开号为CN103756651A的中国发明专利申请，采用特种非离子表面活性剂分散油相，该表面活性剂可将油相分散为纳米尺寸的乳滴，改善了该类型润滑剂的存放问题。公开号为CN103756651A的中国发明专利申请，将粘滞系数较高的石蜡分散为纳米乳滴，改善了油性材料在钻井液、钻具表面和井壁的分散问题。由于油性材料被分散成纳米颗粒，因而在钻具和井壁表面分散更均匀，润滑性与粗分散的大尺寸油性乳滴相比得到了显著提高。然而润滑剂油相形成的乳滴在钻井过程中相当于具有弹性的颗粒，会对钻井液的流变性造成不良影响，同时在摩擦层面的分布状态受乳滴分散程度的影响较大，不容易在受力面形成均匀的润滑层，从而导致其在大斜度井、超深井等复杂结构井中使用效果不明显。

上述环保型润滑剂在面对水平井、大位移井等复杂结构井时仍不能有效解决或降低井下复杂情况。兼具环保，集润滑、抑制、配伍等多功能为一体的润滑剂开发较少，尤其是在高难度复杂工况下能够具有关键润滑性能的润滑剂仍处于空白状态。

发明内容

本发明的首要目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种缔合型润滑剂，可吸附于钻具和井壁表面，润滑效果好，抗高温高压能力强，可极大降低发生井下事故的几率。

为解决以上技术问题，本发明的一种缔合型润滑剂，其原料组分及重量含量如下，合成油：100份、脂肪酸羟铵：（3～5）份、烷基咪唑啉：（3～8）份、咪唑啉季铵盐：（2～5）份和蓖麻油磺酸钠：（3～6）份；所述合成油为C18～C22脂肪酸甲酯中的任意一种或为任意两种的混合物。