阅读说明：本技术 一种油基钻井液用减摩降阻剂 (A kind of oil base drilling fluid antifriction agent ) 是由 封心领 王康 袁俊秀 徐冬梅 靳志超 于 2018-05-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种油基钻井液用减摩降阻剂,组成为：按质量百分比,基础油：40-70%；性能促进剂：20-50%；增溶剂：5-15%；减磨剂1-5%。制备方法如下向反应釜中依次加入基础油：40-70%；性能促进剂：20-50%；减磨剂1-5%；升温至35-45℃,加入增溶剂：5-15%充分搅拌均匀即得到油基钻井液用减摩降阻剂。本发明减摩降阻剂制备方法简单,操作方便,具有优良的润滑性能及抗磨减摩性能。(The present invention relates to a kind of antifriction agent of oil base drilling fluid, compositions are as follows: by mass percentage, base oil: 40-70%；Performance enhancement: 20-50%；Solubilizer: 5-15%；Anti-friction composition 1-5%.Preparation method sequentially adds base oil into reaction kettle as follows: 40-70%；Performance enhancement: 20-50%；Anti-friction composition 1-5%；It is warming up to 35-45 DEG C, solubilizer is added: 5-15%, which is stirred, obtains oil base drilling fluid antifriction agent.Antifriction agent preparation method of the present invention is simple, easy to operate, has excellent greasy property and antiwear and friction reduction property.)

一种油基钻井液用减摩降阻剂

技术领域

本发明涉及一种油基钻井液用减摩降阻剂，本发明制备的油基钻井液用减摩降阻剂适用于油田钻井工程技术领域。

背景技术

近年来，随着能源形势的不断严峻以及能源价格的快速增长，页岩气的资源受到了广泛的重视。与常规天然气相比，页岩油气开发虽然产能低，开发难度大，但其开发寿命长、储量巨大。页岩油气的储层与常规的砂岩、碳酸盐岩储层有很大差别，具有高吸附性、极低的渗透性，同时裂缝发育且易破碎、黏土矿物含量高、水敏性强等特性。目前在页岩油气开发中主要采用长水平井钻井技术，因此，页岩油气地层的井壁稳定、长水平段的摩阻、水平井段的井眼清洁、储层保护问题，都制约着页岩油气水平井的开发。油基钻井液对页岩具有极强的抑制性，且润滑性优良，因此国内外对于长水平段的页岩气井普遍使用油基钻井液。

如果水平段较长超过2500米时，由于体系固相含量增加以及由于水平井自身特性，在重力的作用下会造成钻具与井壁产生自接接触，产生瞬间高温造成基础油的烷烃链降解，从而造成泥饼虚厚以及润滑性能降低，容易产生拖压以及摩阻增大，导致卡钻以及钻具的磨损。目前，现有的减摩降阻剂均针对水基钻井液体系开发的，在油基泥浆中普遍存在配伍性差的问题，难以在油基泥浆中使用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有油基钻井液的在长水平井钻进的过程中摩阻大、拖压、卡钻以及钻具磨损严重的问题，提供一种油基钻井液用减摩降阻剂以解决上述问题。

本发明的目的通过以下技术方案实现的：一种油基钻井液用减摩降阻剂，其特征在于所述的减摩降阻剂：按质量百分比，基础油：40-70%；性能促进剂：20-50%；增溶剂：5-15%；减磨剂1-5%。

所述的基础油为：粘度指数（40℃运动粘度）大于90的Ⅱ、Ⅲ类基础油、聚α-烯烃中的一种或几种混合物。

所述的一种油基钻井液用减摩降阻剂，其特征在于所述的性能促进剂为：磺化妥尔油、磺化蓖麻油、硫化甘油三酸酯、十六烷胺、环氧植物酯、脂肪酸单乙醇酰胺、硫化异丁烯中的一种或几种混合物。

所述的一种油基钻井液用减摩降阻剂，其特征在于所述的增溶剂为：单丁二酰亚胺、双丁二酰亚胺、多丁二酰亚胺、石油磺酸盐中的一种或几种混合物。

所述的一种油基钻井液用减摩降阻剂，其特征在于所述的减磨剂为亚磷酸二正丁酯、磷酸三甲酚酯、硫代磷酸三苯酯、十六烷基硼酸酯、十五烷基硼酸钙中的一种或几种混合物。

所述的一种油基钻井液用减摩降阻剂制备方法，其特征是向反应釜中依次加入基础油：40-70%；性能促进剂：20-50%；减磨剂1-5%；升温至35-45℃，加入增溶剂：5-15%，充分搅拌均匀即得到油基钻井液用减摩降阻剂。

本发明所公开的油基钻井液用减摩降阻剂，具有优良的润滑及减摩降阻性能、能够有效防止拖压、卡钻、降低钻具的磨损；与油基钻井液体系配伍性好，不会对钻井液体系流变性造成影响，且制备方法简单、操作方便，成本较低。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明发明的内容，但本发明的内容不仅限于下面的实施例。

实施例1

向反应釜中依次加入40gⅡ类基础油、50g磺化蓖麻油、5g磷酸三甲酚酯、升温至35℃，加入5g单丁二酰亚胺，搅拌均匀得到油基钻井液用减摩降阻剂。

实施例2

向反应釜中依次加入50gⅡ类基础油、40g磺化妥尔油、5g亚磷酸二正丁酯、升温至40℃，加入5g双丁二酰亚胺，搅拌均匀得到油基钻井液用减摩降阻剂。

实施例3

向反应釜中依次加入60gⅡ类基础油、30g硫化甘油三酸酯、5g磷酸三甲酚酯、升温至45℃，加入5g多丁二酰亚胺，搅拌均匀得到油基钻井液用减摩降阻剂。

实施例4

向反应釜中依次加入70gⅡ类基础油、20g十六烷胺、5g硫代磷酸三苯酯、升温至35℃，加入5g石油磺酸盐，搅拌均匀得到油基钻井液用减摩降阻剂。

实施例5

向反应釜中依次加入40gⅢ类基础油、50g十六烷胺、5g十六烷基硼酸酯，升温至35℃，加入5g石油磺酸盐，搅拌均匀得到油基钻井液用减摩降阻剂。

实施例6

向反应釜中依次加入50gⅢ类基础油、40g环氧植物酯、5g十五烷基硼酸钙，升温至40℃，加入5g单丁二酰亚胺，搅拌均匀得到油基钻井液用减摩降阻剂。

实施例7

向反应釜中依次加入60gⅢ类基础油、30g脂肪酸单乙醇酰胺、5g十五烷基硼酸钙，升温至40℃，加入5g双丁二酰亚胺，搅拌均匀得到油基钻井液用减摩降阻剂。

实施例8

向反应釜中依次加入70gⅢ类基础油、20g硫化异丁烯、5g亚磷酸二正丁酯，升温至45℃，加入5g多丁二酰亚胺，搅拌均匀得到油基钻井液用减摩降阻剂。

实施例9

向反应釜中依次加入40g聚α-烯烃、50g十六烷胺、5g十六烷基硼酸酯，升温至35℃，加入5g石油磺酸盐，搅拌均匀得到油基钻井液用减摩降阻剂。

实施例10

向反应釜中依次加入50g聚α-烯烃、40g磺化妥尔油、5g磷酸三甲酚酯，升温至40℃，加入5g单丁二酰亚胺，搅拌均匀得到油基钻井液用减摩降阻剂。

实施例11

向反应釜中依次加入60g聚α-烯烃、30g磺化蓖麻油、5g亚磷酸二正丁酯，升温至45℃，加入5g单双丁二酰亚胺，搅拌均匀得到油基钻井液用减摩降阻剂。

实施例12

向反应釜中依次加入70g聚α-烯烃、20g硫化甘油三酸酯、5g硫代磷酸三苯酯，升温至30℃，加入5g多丁二酰亚胺，搅拌均匀得到油基钻井液用减摩降阻剂。

实施例13

向反应釜中依次加入40gⅡ类基础油、40g十六烷胺、5g十六烷基硼酸酯、升温至35℃，加入15g石油磺酸盐，搅拌均匀得到油基钻井液用减摩降阻剂。

实施例14

向反应釜中依次加入44gⅡ类基础油、40g硫化异丁烯、1g烷基二硫代氨基甲酸钼、升温至45℃，加入15g石油磺酸盐，搅拌均匀得到油基钻井液用减摩降阻剂。

实施例15

配制油基钻井液体系：油水比：75:25

255ml 0^#柴油﹢9.2g乳化剂+6g润湿剂+85ml25%氯化钙+6.9g有机土+6.9g氧化钙+2.3g增粘提切剂+2.3g降失水剂，加入适量重晶石调节密度至1.4 g/cm³。

按照标准Q/SH 1170 060-2014中规定的方法测试实施例1-14中产品润滑性能，润滑性能用润滑系数降低率来表征。具体操作步骤如下：

取其中两份油基泥浆各300ml，向其中一份加入减摩降阻剂试样1.5g，然后高搅10min。在E-P极压润滑仪上分别测定油基泥浆及加入试样的润滑系数，测定方法依据SY/T 6094钻井液用润滑剂评价程序(扭矩臂施加150psi压力，保持转速60r/min)，并公式（1）计算润滑系数降低率。

-------------（1）

式中：

——润滑系数降低率，%；

——基浆的润滑系数；

——基浆加入减摩剂后的润滑系数。

测试结果见表1：

表1 润滑系数降低率测试结果

样品名称	润滑系数降低率
		实施例1	87.9%
实施例2	86.5%
		实施例3	84.2%
实施例4	81.6%
		实施例5	88.4%
实施例6	87.2%
		实施例7	84.6%
实施例8	82.6%
		实施例9	87.5%
实施例10	85.5%
		实施例11	83.6%
实施例12	82.7%
		实施例13	89.5%
实施例14	88.5%
		水基减摩降阻剂	30.5%

现在市场上用的水基减摩降阻剂润滑系数降低率只有30.5%，而实施例1-12的润滑系数降低率均大于80%，从测试结果看出该油基钻井液用减摩降阻剂具有优良的润滑性能。

实施例16

流变性能及破乳电压测试

表2 流变性及破乳电压测试

	AV/mpa.s	PV/mpa.s	YP	E<sub>S</sub>/V
					油基泥浆	50	38	12	527
油基泥浆+1%实施例1样品	50	40	10	668
					油基泥浆+1%实施例2样品	50	38	12	689
油基泥浆+1%实施例3样品	51	40	11	676
					油基泥浆+1%实施例4样品	50	39	11	698
油基泥浆+1%实施例5样品	50	38	12	682
					油基泥浆+1%实施例6样品	51	40	11	663
油基泥浆+1%实施例7样品	50	40	10	665
					油基泥浆+1%实施例8样品	52	40	12	655
油基泥浆+1%实施例9样品	50	38	12	658
					油基泥浆+1%实施例4样品	50	38	12	676
油基泥浆+1%实施例10样品	50	39	11	672
					油基泥浆+1%实施例11样品	50	40	10	653
油基泥浆+1%实施例12样品	51	40	11	664
					油基泥浆+1%实施例13样品	50	39	11	704
油基泥浆+1%实施例14样品	52	40	12	696
					油基泥浆+1%实施例水基减摩降阻剂	54	44	10	432

从测试结果可以看出，油基钻井液加入减摩降阻剂后体系的流变性能基本没有改变，破乳电压增大，说明减摩降阻剂与油基泥浆的配伍性好，加入减摩降阻剂后体系更稳定。

实施例17

磨矢量降低率及承重能力测试：

1、磨矢量降低率测试：

按照标准Q/SH 1170 060-2014中规定的方法测试以上实施例中产品的抗摩性能。抗摩性能用摩失量降低率来表征。具体操作步骤如下：

1) 选取试验磨柱两只编号为1^#和2^#备用，将两只试验磨柱放入盛有沸程为60℃～90℃石油醚的器皿中，用脱脂棉除去试验磨柱表面污物，并连续清洗两次。经脱脂棉处理的试验磨柱，用无水乙醇浸泡约5min，取出试验磨柱，用纱布擦干，用冷风吹干（经处理后的试验磨柱不可用手直接触摸，以免污染）包好，放入干燥器中干燥30min，称重(精确至0.0001g）得出M₀₁和M₀₂。

2) 把处理好的1^#试验磨柱安装好，用量筒取油基泥浆200mL倒入测试盒中，使测试液浸没磨环下边沿。空载启动电机后开始加砝码，每只砝码增加时间间隔5s，并轻轻下放，当砝码质量加到4kg后开始计时，5min后关闭试验机。测定后将1^#试验磨柱按b步骤中的方法处理并称重(精确至0.0001g）得出M₁。

3) 取油基泥浆300mL，加入减摩降阻剂试样1.5g，高速搅拌5min后取200mL倒入测试盒中，把处理好的2^#试验磨柱安装好，按C步骤中的方法进行试验，测定后将2^#试验磨柱按b步骤中方法处理并称重(精确至0.0001g）得出M₂。

摩失量按公式（1）计算：

------------- （1）

式中：

——摩失量降低率，%；

——试验前磨柱质量，g；

——油基泥浆中试验后磨柱质量，g；

——油基泥浆加入减摩降阻剂试验后磨柱质量，g。

2、承重能力测试：

采用抗磨试验机，在30倍力臂处持续加入法码，直至油膜破裂，仪器发出刺耳的声音或时直接跳闸停止运转，计算砝码的重量并乘以30，计算该减摩降阻剂承重能力。

表3 磨矢量降低率及称重能力测试

	磨矢量降低率/%	承重能力/kg
			油基泥浆	--	80
油基泥浆+1%实施例1样品	83.4	300
			油基泥浆+1%实施例2样品	81.2	290
油基泥浆+1%实施例3样品	85.7	300
			油基泥浆+1%实施例4样品	85.2	300
油基泥浆+1%实施例5样品	81.0	270
			油基泥浆+1%实施例6样品	82.5	280
油基泥浆+1%实施例7样品	89.7	300
			油基泥浆+1%实施例8样品	90.6	320
油基泥浆+1%实施例9样品	84.8	300
			油基泥浆+1%实施例4样品	86.5	300
油基泥浆+1%实施例10样品	83.5	290
			油基泥浆+1%实施例11样品	83.8	290
油基泥浆+1%实施例12样品	87.4	300
			油基泥浆+1%实施例13样品	89.5	320
油基泥浆+1%实施例14样品	87.2	300
			油基泥浆+1%水基减摩降阻剂	32.0	110

从表3可以看出，油基泥浆加入减摩降阻剂后，磨矢量降低率达到80%以上，且承重能力达到270及以上。