一種鉆井液用強吸附固體潤滑劑及其合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于潤滑劑研究領(lǐng)域，具體涉及一種鉆井液用強吸附固體潤滑劑及其合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前鉆井液潤滑劑品種主要有兩類，即固體類和液體類。石墨、塑料小球、玻璃小球等固體潤滑劑由于受固體尺寸的限制，在鉆井過程中很容易被固控設(shè)備除去，而且在鉆桿的擠壓或震蕩下，有破壞、變形的可能，普通的石墨粉作為潤滑劑，降摩阻效果不明顯，且親水性不足，加藥時的粉塵對施工人員的健康也會造成威脅，因此在使用上受到一定的限制。對于液體類潤滑劑來說，雖然使用方便，但液體的包裝、運輸和儲存存在著許多的限制。而且液體潤滑劑性能單一，僅能起潤滑作用，能同時改善鉆井液降濾失性和封堵防塌的潤滑劑還很少見。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有鉆井液潤滑劑易被固控設(shè)備除去，不能在金屬表面及鉆井液固體顆粒表面形成強吸附膜，降濾失性能和封堵防塌性能差的問題。
[0004]為此，本發(fā)明提供了一種鉆井液用強吸附固體潤滑劑，包括如下組分:按重量份計，100-300份反應(yīng)載體，2-15份有機溶劑，15-50份單體，50-200份滲透劑，0.01-0.05份引發(fā)劑，1-5份表面活性劑，100-300份水。
[0005]上述的反應(yīng)載體選自層狀石墨、蛭石、石棉、膨潤土中的一種。
[0006]上述的有機溶劑選自山梨醇酐硬脂酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、吐溫80、乳化劑A-7、26號白礦油、白凡士林、山梨醇中的一種。
[0007]上述的單體選自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、二甲基二丙烯基苯磺酸、馬來酸酐、二甲基二丙烯基苯磺酸鹽中的一種。
[0008]上述的滲透劑選自脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸鈉、烷基硫酸酯鈉、氨基磺酸鈉中的一種。
[0009]上述的引發(fā)劑選自過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、過氧化苯甲酰、偶氮二異丁脒鹽酸鹽、偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽中的一種。
[0010]上述的表面活性劑選自硅酸鹽、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、十二烷基硫酸銨、甲基戊醇、脂肪酸聚已二醇脂中的一種。
[0011 ] 上述潤滑劑合成方法包括如下步驟:
步驟I)按重量份準備以下各組分:反應(yīng)載體:100-300份、有機溶劑:2-15份、單體:15-50份、滲透劑:50-200份、引發(fā)劑:0.01-0.05份、表面活性劑:1_5份、水:100-300份；步驟2)將反應(yīng)載體、有機溶劑、表面活性劑和水加入三口瓶中，攪拌10-20分鐘；
步驟3)將步驟2)反應(yīng)體系恒溫至20°C-30°C，在體系通入氮氣的情況下，加入單體和引發(fā)劑，進行攪拌； 步驟4)將步驟3)反應(yīng)體系通氮30分鐘，體系變得粘稠后加入滲透劑，同時通氮密閉，經(jīng)體系反應(yīng)4小時；
步驟5)將步驟4)中所得產(chǎn)物放入流化床烘干，即得顆粒狀成品。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
(I)本發(fā)明的這種鉆井液用強吸附固體潤滑劑原料易得，合成方法簡單。
[0013](2)本發(fā)明的這種鉆井液用強吸附固體潤滑劑由于表面有一層強吸附膜，通過物理化學(xué)作用增加了其與井壁及潤滑劑之間的附著力，與普通固體潤滑劑相比，強吸附潤滑劑潤滑系數(shù)降低率大于75%，與井壁之間固體潤滑劑之間的結(jié)合更緊密，不易被固控設(shè)備除去。
[0014](3)本發(fā)明的這種鉆井液用強吸附固體潤滑劑加入鉆井液后，不易被固控設(shè)備除去，因此能有效降低添加量，比原有添加量降低10%左右。
[0015](4)本發(fā)明的這種鉆井液用強吸附固體潤滑劑具有較好的降濾失性能及防塌性，120°C，3.5MPa，30min 濾失量小于 5ml。
[0016]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
【附圖說明】
[0017]圖1為普通固體潤滑劑與井壁結(jié)合的示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明的強吸附固體潤滑劑與井壁結(jié)合的示意圖。
[0019]通過圖示，可以發(fā)現(xiàn)，相比普通固體潤滑劑，本發(fā)明的強吸附固體潤滑劑與井壁之間的結(jié)合更緊密，這是因為強吸附固體潤滑劑表面有一層強吸附膜，通過物理化學(xué)作用增加了其與井壁及潤滑劑之間的附著力。
【具體實施方式】
[0020]實施例1:
為了克服現(xiàn)有鉆井液潤滑劑易被固控設(shè)備除去，不能在金屬表面及鉆井液固體顆粒表面形成強吸附膜，降濾失性能和封堵防塌性能差的問題。
[0021]本實施例提供了一種鉆井液用強吸附固體潤滑劑，包括如下組分:按重量份計，100-300份反應(yīng)載體，2-15份有機溶劑，15-50份單體，50-200份滲透劑，0.01-0.05份引發(fā)劑，1-5份表面活性劑，100-300份水。
[0022]本發(fā)明的這種鉆井液用強吸附固體潤滑劑合成方法包括如下步驟:
步驟I)按重量份準備以下各組分:反應(yīng)載體:100-300份、有機溶劑:2-15份、單體:15-50份、滲透劑:50-200份、引發(fā)劑:0.01-0.05份、表面活性劑:1_5份、水:100-300份；步驟2)將反應(yīng)載體、有機溶劑、表面活性劑和水加入三口瓶中，攪拌10-20分鐘；
步驟3)將步驟2)反應(yīng)體系恒溫至20°C-30°C，在體系通入氮氣的情況下，加入單體和引發(fā)劑，進行攪拌；
步驟4)將步驟3)反應(yīng)體系通氮30分鐘，體系變得粘稠后加入滲透劑，同時通氮密閉，經(jīng)體系反應(yīng)4小時；
步驟5)將步驟4)中所得產(chǎn)物放入流化床烘干，即得顆粒狀成品。
[0023]本發(fā)明的這種鉆井液用強吸附固體潤滑劑原料易得，合成方法簡單，如圖1和圖2所示，可以發(fā)現(xiàn)，相比普通固體潤滑劑，本發(fā)明的強吸附固體潤滑劑與井壁之間的結(jié)合更緊密，普通固體潤滑劑潤滑系數(shù)降低率為65%，強吸附潤滑劑潤滑系數(shù)降低率大于75%，這是本發(fā)明的這種強吸附固體潤滑劑由于表面有一層強吸附膜，通過物理化學(xué)作用增加了其與井壁及潤滑劑之間的附著力，與普通固體潤滑劑相比，與井壁之間固體潤滑劑之間的結(jié)合更緊密，不易被固控設(shè)備除去。
[0024]實施例2:
本實施例提供了一種鉆井液用強吸附固體潤滑劑，其合成方法如下:
將100份反應(yīng)載體、2份有機溶劑、I份表面活性劑和100份水加入三口瓶中，在10000轉(zhuǎn)/分鐘的速度下攪拌10分鐘后，恒溫至20°C，在體系通入氮氣的情況下，加入15份單體和0.01份引發(fā)劑，進行攪拌，通氮30分鐘后，體系變得粘稠后加入50份滲透劑，同時通氮密閉，反應(yīng)4小時后，將產(chǎn)物放入流化床烘干后既得顆粒狀成品。
[0025]其中，作為優(yōu)選的實施方式，
所述反應(yīng)載體選取層狀石墨；
所述有機溶劑選取山梨醇酐硬脂酸酯或烷基酚聚氧乙烯醚；
所述單體選取丙烯酸或甲基丙烯酸；
所述滲透劑選取脂肪醇聚氧乙烯醚；
所述引發(fā)劑選取過硫酸鉀或過硫酸鈉；
所述表面活性劑選取硅酸鹽或三聚磷酸鈉。
[0026]效果評價:
(I)本實施例的這種鉆井液用