[发明专利]一种抗高温纳米复合润滑剂及其乳液制备方法与应用

说明书

本发明提供一种抗高温纳米复合润滑剂及其乳液制备方法与应用，采用抗高温单体、共聚单体及层状结构纳米中间体的组合物，按如下步骤制备：1)将抗高温单体、共聚单体、无机层状结构纳米中间体、乳化剂、交联剂和水在惰性气氛下混合搅拌30min得到混合体系；2)将所述的混合体系加热到70℃后加入引发剂，维持该温度持续搅拌7‑10h的共聚合插层复合反应，得到纳米复合乳液；3)将所述的纳米复合乳液和油酸与工业基础油相混合，在室温下搅拌10min经过混匀过程，得到所述的抗高温纳米复合润滑剂，其特征是，具有极压抗磨性纳米复合微球润滑剂，具有纳米高效成核性、耐高温性、易分散性及与钻井液良好配伍性和高效润滑性。

技术领域

本发明涉及一种抗高温纳米复合润滑剂及其制备方法与具体应用，属于油气田工程技术领域。

背景技术

随着石油天然气勘探开发领域的扩大和深入，钻井任务量迅速增加，钻具磨损、卡钻和失效等事故时有发生，尤其是深井超深井井下有很高温度和压力，要求所使用的钻井液、完井液、压裂液或其它油气工程流体具有良好抗高温能力以及高温润滑与减阻特性。

润滑剂是添加到钻井、完井或压裂液中用来提高润滑性能的一种处理剂，其作用主要是减小钻进工程的机具扭矩、磨损和磨耗及其损坏速率。按相态将润滑剂分为液体类和固体类润滑剂。液体类润滑剂主要包括矿物油、植物油、醇醚类、酯类和纳米材料类润滑剂等。固体类润滑剂主要包括塑料小球、玻璃小球、石墨和炭黑润滑剂等。

深井超深井处于高温环境，现有液体类润滑剂在高温条件易挥发、降解和交联而失去活性和失效等问题，现有抗高温钻井液、完井液、压裂液用润滑剂不能有效解决所述的润滑剂失活失效等难题。

现有技术的中国发明专利CN201510132577.2，公开了一种抗高温钻井液用润滑剂，该润滑剂主要原料为合成润滑油脂、脂肪酸、乳化剂、石油磺酸钙和亚硫酸钠，所述的润滑剂经200℃老化16h后润滑系数降低率为80％，在220℃老化后其降低率为70％，表明所述的润滑剂抗温、耐老化及其持效性都有待提高。

现有技术(张文、杜昱熹、孔凡波.一种乳液型钻井液润滑剂的制备及性能评价，石油与天然气化工，2016，45(04)：73-76)采用多胺、棉籽油、低碳酸原料合成植物油酰胺，再改性制得水包油乳液型钻井液润滑剂，0.5％该产品加入钻井液经170℃老化后润滑系数降低率82.7％，但其更高温度润滑效果差。

现有技术的中国发明专利CN201810407333.4公开了一种钻井液用抗高温润滑剂及其制备方法，所述润滑剂主要包括生物柴油、白油或柴油、二烷基二硫代磷酸锌、氮化硼、乳化剂和分散剂。但其制备方法需在280-300℃煅烧，反应条件苛刻，能耗量大。

现有技术的不足，还在于所述的现有润滑剂普遍使用有机物组成，有机物分子耐高温稳定性差，受高温冲击有机物分子链产生显著弯曲旋转逐渐断裂很快失去原有特性。针对此问题，现有技术的中国发明专利CN201810390855.8公开了一种层状结构化合物经过插层原位聚合复合研制润滑剂方法，采用高分子单体与无机层状化合物，研制了高聚物纳米复合微球抗磨剂及其润滑剂组合物，然而，在长时间高温老化条件下高聚物分子链易解缠结、分子链结构破坏无法载负润滑成分而降解失效难题，仍有待解决。

类似地，现有高聚物纳米复合润滑剂技术，存在众所周知的纳米团聚等问题，即现有的润滑剂纳米结构非均匀分布及外力作用下非均匀受力，导致其在地下深层超深层或油气储层复杂工况和油气工程高温复杂工况所用机具润滑失效，或很难产生持效、高效润滑减阻及降扭矩效果，由此产生偏磨、缩径或卡钻事故等难题长期存在，尤其是，现有的润滑剂技术，难以解决所述的深层超深层高温条件的工程机具超大扭矩、无法连续钻进及大幅降低油气工程钻井完井效率等重大难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种抗高温纳米复合润滑剂及其乳液制备方法与应用。

本发明的技术方案如下：