新型植物油鉆井液潤滑劑的研制

1、新型植物油鉆井液光滑劑的研制摘 要：近年來定向井、程度井鉆井技術(shù)的大面積推廣應用，使得鉆具與井壁的接觸面積越來越大，鉆井過程中的摩阻增加得更大。如何降低鉆井摩阻，進步鉆井液的光滑性能，成為定向井、程度井鉆井的關(guān)鍵。新型植物油鉆井液光滑劑是以可再生動植物油脂為原料，與相對分子量較小的醇類進展酯化或酯交換反響生成分子量適宜的長鏈脂肪酯。該光滑劑無毒、平安環(huán)保、可再生，不僅可以單獨使用，而且可以與礦物油、柴油光滑劑混合使用。因此新型植物油鉆井液光滑劑可同時滿足性能、環(huán)保和平安的需要，具有良好的經(jīng)濟和社會效益。關(guān)鍵詞：摩阻；光滑劑；植物油；環(huán)保中圖分類號：TB文獻標識碼：A1 前言隨著石油工業(yè)的迅速開

2、展，油田勘探與開發(fā)的難度越來越大，鉆井工藝越來越復雜，井斜度越來越大，井眼軌跡越來越難以控制。尤其是近年來定向井、程度井鉆井技術(shù)的大面積推廣應用，使得鉆具與井壁的接觸面積越來越大，鉆井過程中的摩阻增加得更大。如何降低鉆井摩阻，進步鉆井液的光滑性能，成為定向井、程度井鉆井的關(guān)鍵。在大位移程度井和分支井鉆井中，這一問題尤為突出。假設解決不好，會降低鉆井速度，增加鉆井本錢，嚴重的會導致卡鉆事故的發(fā)生。目前常用的鉆井液光滑劑的種類繁多，但大致可分為固體和液體兩大類。液體類光滑劑又可分為礦物油光滑劑和植物油光滑劑，均是以進步扭矩降低率為主。礦物油光滑劑的主要成分為原油、柴油或白油，這些油品雖然光滑性能較

3、好，但因為含有芳烴、閃點低、難降解等因素，在消費和使用過程中存在環(huán)境污染和平安隱患；植物油光滑劑的主要成分為棉籽油、菜籽油等，雖然相對易降解比較環(huán)保，但卻存在高溫穩(wěn)定性差、光滑性能略差等問題。另外還有一些鉆井液光滑劑是單純的外表活性劑的水溶液，加在鉆井液中形成水包油的乳化鉆井液，降低鉆井液的外表張力，但外表活性劑本身的性質(zhì)那么限制了其光滑性能。因此，研究新型的、高效的、對環(huán)境友好的鉆井液光滑劑是非常必要的。2 理論分析及室內(nèi)研究2.1 鉆井作業(yè)中現(xiàn)有光滑劑狀況1鉆井液光滑性的主要影響因素。影響鉆井液光滑性的主要因素有：鉆井液的粘度、密度、鉆井液中的固相類型及含量、鉆井液的濾失情況、巖石條件、地

4、下水的礦化度以及溶液pH值、光滑劑和其它處理劑的使用情況等。2鉆井工程對鉆井液光滑劑的要求。國內(nèi)外對光滑劑的研究范圍較廣，其中有各種外表活性劑、高分子脂肪酸及其衍生物等。鉆井液光滑劑的選擇應滿足以下根本要求：光滑劑必須能光滑金屬外表，并在其外表形成邊界膜和次生構(gòu)造。應與基漿有良好的配伍性，對鉆井液的流變性和濾失性不產(chǎn)生不良影響。不降低巖石破碎的效率。具有良好的熱穩(wěn)定性和耐寒穩(wěn)定性。不腐蝕金屬，不損壞密封材料。不污染環(huán)境，易于生物降解，價格合理，且來源充足。鉆井液光滑劑除了主要進步鉆具的壽命及其工作指標外，還應不影響對地層資料的分析和評價，即光滑劑應具有低熒光或無熒光性質(zhì)。因此，光滑劑根底材料的

5、選擇應注意盡量不用含苯環(huán)，特別是多芳香烴的有機物質(zhì)，而原油，尤其是重餾分、釜殘物、瀝青等因含熒光物質(zhì)較多，也應盡量少用。3鉆井液光滑性能的評價方法。鉆井液和泥餅的摩阻系數(shù)，是常用的兩個評價鉆井液光滑性能的技術(shù)指標。由于摩阻的大小不僅與鉆井液的光滑性能有關(guān)，而且還與鉆具和地層接觸面的粗糙程度、接觸面的塑性變形情況、鉆柱側(cè)向力的大小和分布情況、鉆柱的尺寸和旋轉(zhuǎn)速度等因素有關(guān)。因此，要全面、客觀地評價和測定鉆井過程中鉆井液和泥餅摩阻系數(shù)，正確地評選鉆井液和光滑劑是很困難的。目前，國內(nèi)外對鉆井液光滑性能的檢測尚無公認的通用儀器和方法，各種評價方法的客觀性尚需進一步進步。因此，在目前限定的測試儀器和條件

6、下，只能從某一側(cè)面評價和優(yōu)選鉆井液基液和光滑劑，確定在該條件下的摩阻系數(shù)。2.2 植物油特性的研究1廢棄植物油的成分及來源。根據(jù)統(tǒng)計，北京市每年產(chǎn)生的廢棄油脂在10萬噸左右，特別是廢棄植物油的非法排放不但污染了環(huán)境，而且也是一種極大的能源浪費。我國規(guī)定污水排入城市排污管網(wǎng)的飲食效勞企業(yè)，應安裝隔油池或采其它處理措施，人工清理隔油池，搜集廢油脂。由于餐飲業(yè)植物油經(jīng)過反復高溫烹炸與其它物質(zhì)混雜，其成分變得相當復雜，主要是脂肪酸三甘油酯、少量游離的脂肪酸、水分、雜質(zhì)和污染物質(zhì)等。2廢棄植物油的光滑性。1化學法合成植物油光滑劑原理?？稍偕参镉透男苑椒ǎ夯瘜W法、生物酶法需使用有機溶劑，酶易失效、熱解法

7、設備昂貴。脂肪酸類轉(zhuǎn)化反響原理：RCOOH+CH3OHRCOOCH3+H2O甘油三酯類轉(zhuǎn)化反響原理：C3H5RCOO3+3CH3OHRCOOCH3+C3H5OH32廢棄植物油的優(yōu)選：根據(jù)本錢、雜質(zhì)含量、環(huán)境性能和熒光級別綜合分析，選擇原料廢棄植物油。3植物油光滑劑的合成。廢棄植物油沉降24h后，用離心機離心0.5h，以去除其中的泥沙和水分等雜質(zhì)；產(chǎn)物沉降6h后，別離出甘油后，再在100下進展精餾，去除未反響的小分子醇；參加40g非離子外表活性劑和30g抗高溫處理劑改性處理，即得。2.4 新型植物油鉆井液光滑劑性能的評價2.4.1 基漿的配制1淡水基漿的配制。24%鹽水基漿的配制。取300mL基

8、漿，參加2.4.2 常溫下光滑性能測試方法1淡水漿極壓光滑性能的測定：配制兩份300mL基漿，向其中一份參加1%研制的植物油鉆井液光滑光滑儀測定基漿加樣前后的極壓光滑系數(shù)。2淡水漿粘附系數(shù)的測定：配制兩份300mL基漿，向其中一份參加1%研制的植物油鉆井液光滑3鹽水漿極壓光滑性能的測定：配制兩份300mL鹽水基漿，向其中一份參加1%研制的植物油鉆井液光滑光滑儀測定鹽水基漿加樣前后的極壓光滑系數(shù)。4鹽水漿粘附系數(shù)的測定：配制兩份300mL鹽水基漿，向其中一份參加1%研制的植物油鉆井液光滑2.4.3 高溫下光滑性能測試方法1淡水漿極壓光滑性能的測定：配制兩份300mL基漿，向其中一份參加1%研制的

9、植物油鉆井液光滑光滑儀分別測定老化后的基漿加樣前后的極壓光滑系數(shù)。2淡水漿粘附系數(shù)的測定：配制兩份300mL基漿，向其中一份參加1%研制的植物油鉆井液光滑34%鹽水漿極壓光滑性能的測定：配制兩份300mL鹽水基漿，向其中一份參加1%研制的植物油鉆井液光滑光滑儀分別測定老化后的鹽水基漿加樣前后的極壓光滑系數(shù)。44%鹽水漿粘附系數(shù)的測定：配制兩份300mL鹽水基漿，向其中一份參加1%研制的植物油鉆井液光滑另對鉆井液處理劑及體系生物毒性EC50及熒光級別分別檢測。2.5 實驗結(jié)果3 中試消費研究3.1 主要原材料3.2 主要消費設備離心機、反響釜、精餾塔。3.3 最正確合成工藝參數(shù)反響條件：溫度60

10、120，3h8h。3.4 工業(yè)化消費步驟1原料預處理步驟：除去廢棄植物油中的雜質(zhì)；2酯化轉(zhuǎn)換步驟：通過酯化反響或者酯交換反響制備，反響溫度為60120，反響時間38h；3產(chǎn)物精制及別離步驟：產(chǎn)物經(jīng)沉降、別離后，再經(jīng)精餾法精制產(chǎn)品；4性能改進步驟：參加外表活性劑和抗高溫處理劑處理。3.5 產(chǎn)品的主要技術(shù)指標新研發(fā)的產(chǎn)品要滿足表3的性能指標。4 現(xiàn)場試驗5 結(jié)論1利用廢棄植物油經(jīng)過一系列化學反響改性處理消費新型鉆井液光滑劑是可行的。2新型植物油鉆井液光滑劑與鉆井液體系配伍性好，無論是在淡水漿中，還是在鹽水漿中，均能顯著改善鉆井液的光滑效果，降低鉆井液的摩擦系數(shù)。3新型植物油鉆井液光滑劑無熒光，不影響地質(zhì)錄井。4新型植物油鉆井液光滑劑可以減