[发明专利]一种页岩气水平井用极压润滑剂及其制备方法及应用

说明书

本发明属于石油钻井用钻井液技术领域，公开了一种用于降低钻井摩阻的极压润滑剂，其制备方法如下：按比例准备原料，室温下将油酸与二氯亚砜混合搅拌1h，旋蒸除去二氯亚砜，用甲苯洗涤后再旋蒸得到液体A，然后将液体A的二氯甲烷溶液滴加到乙醇胺的二氯甲烷溶液中，室温下搅拌15min，旋蒸得到固体粉末B，最后将固体粉末B、乙醇胺、对甲苯磺酸加入到甲苯溶液中，升温至110℃，分批次加入硼酸进行真空脱水酯化反应，每隔10min测定产物酸值，当反应没有水生成且酸值稳定，旋蒸得到产物C。本发明制备的极压润滑剂在高温高压条件下与金属形成稳定的化学反应膜，其极压润滑系数降低率可达91％，泥饼黏附系数降低率可达61％。

技术领域

本发明属于石油钻井用钻井液技术领域，具体涉及一种钻井液用极压润滑剂、制备方法及其应用。

背景技术

随着油气勘探的发展，对深层复杂储层的钻探逐渐增加，尤其是水平井、定向井等复杂构造井的钻探。在钻井作业中，钻杆与套管、钻杆与井壁岩石的接触面积增加，不可避免地会增加旋转扭矩，降低了钻进速度，加速了钻杆磨损，甚至造成卡钻。因此，在钻井液中加入一定量的润滑剂可以最大限度地减少钻杆与套管、钻杆与井壁岩石之间的摩擦，提高钻进效率，防止卡钻、磨损等钻井问题，确保安全高效钻井。

目前国内外商业化钻井液润滑剂大约有180多种，主要有固体类润滑剂和液体类润滑剂，占钻井液处理剂使用总量的6％。其中液体类润滑剂又可分为油性剂和极压剂。由于分子中含有硫、氯、磷、硼等活性元素，极压润滑剂可在高负荷条件下与钻具表面发生化学反应生成化学反应膜，显著降低摩擦阻力。因此，极压润滑剂非常适用于复杂构造井的钻探。

然而，尽管近年来国内在极压润滑剂方面的研究工作取得了长足进步，部分产品已成功应用于现场。但在页岩气钻探水平井的过程中，高摩阻仍是较为突出的问题，对水平井产钻探生严重限制。

因此，急需开发一种页岩气水平井用极压润滑剂。

发明内容

本发明提供了一种页岩气水平井用极压润滑剂、制备方法及其应用，以解决普通钻井液润滑剂难以满足大位移长水平段井、定向井等复杂工艺井的钻探技术难题。

本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种页岩气水平井用极压润滑剂，所述润滑剂为一种图1的化合物：

本发明还提供了一种页岩气水平井用极压润滑剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按质量份比称取各个原料，包括：2.8份脂肪酸，1.1～1.8份氯化亚砜，0.2～0.4份对甲苯磺酸，1.5～2.3份硼酸，1.6～2.2份乙醇胺，30～40份甲苯，62～70份二氯甲烷；

步骤2：室温下将脂肪酸与二氯亚砜混合搅拌1h，旋蒸除去剩余的二氯亚砜得到液体A；

步骤3：将液体A溶于30ml二氯甲烷，然后缓慢滴加到30ml乙醇胺的二氯甲烷溶液中，室温下搅拌15min，然后旋干得到固体粉末B；

步骤4：将固体粉末B、乙醇胺、对甲苯磺酸加入到甲苯中，升温至110℃；然后分批次加入硼酸，进行真空脱水酯化反应，每隔20min测定产物酸值；

步骤4：当反应没有水生成且酸值稳定，旋蒸得到产物C。

进一步地，步骤2中液体A用甲苯洗涤纯化。

进一步地，步骤3中加入溶液A的二氯甲烷溶液采用滴加。

进一步地，步骤4中加入硼酸采用分批次加入。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明制备的极压润滑剂以氨基作为活性基团增强润滑剂在钻柱、套管和黏土上的吸附，以硼元素作为极压元素与钻柱与套管发生反应生成化学反应膜，减低钻柱、套管的磨损。