專利名稱：改性脂肪酸酯及其制備方法與應用的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種應用于石油天然氣鉆井工程中的鉆井液處理劑及其生產(chǎn)工藝與應用。
背景技術(shù)：
在石油天然氣鉆井工程中，鉆井液起著至關(guān)重要的作用，其中很重要的一項便是 潤滑鉆頭、鉆具，提高鉆井速度。因此，鉆井液潤滑劑一直是人們研究的熱點。人工合成及油脂改性制成的鉆井液潤滑劑從20世紀90年代以來逐漸成為鉆井液 潤滑劑的主流。有的直接用油酸作為鉆井液潤滑劑，有較好的潤滑作用，但在使用中起泡嚴 重，對鉆井液的其它性能影響很大，使用后需要對鉆井液進行后續(xù)處理，給使用者帶來極大 的不便；有的用棕櫚油、棉籽油等植物油改性制成，但凝固點太高，冬天使用極為不便。對極 壓潤滑系數(shù)的降低情況，現(xiàn)行使用的產(chǎn)品一般只能達到50% 80%，即使在鉆井液中大量 添加鉆井液潤滑劑，仍不能滿足復雜井的需要。另外，植物油作為原料制備鉆井液潤滑劑成 本較高，與原油相比，性價比沒有優(yōu)勢。因此，到目前為止，在對熒光無要求的生產(chǎn)井施工中 仍然大量混入原油用以提高鉆井液的潤滑性。

發(fā)明內(nèi)容
針對常規(guī)方法采用油酸作為鉆井液潤滑劑性能不足、采用改性植物油制備鉆井液 潤滑劑價格偏高的實際情況，本發(fā)明提供了一種低成本制備高性能鉆井液潤滑劑及其生產(chǎn) 工藝。本發(fā)明提供的技術(shù)方案是改性脂肪酸酯，包括以下重量份的原料植物脂肪酸1000 2000份、催化劑50 250份、硝酸20 150份、甲醇100 800份、表面活性劑10 100份、生石灰25 100份。優(yōu)選的，所述植物脂肪酸的分子中含有吸附基團。優(yōu)選的，催化劑為硫酸、氨基磺酸、對甲苯磺酸中的任意一種或幾種組合。優(yōu)選的，表面活性劑為0P-10、Span80、Tween 60中的任意一種或幾種組合。所述改性脂肪酸酯的制備方法，包括以下步驟(1)選取植物脂肪酸1000 2000份、催化劑50 250份、硝酸20 150份、甲醇 100 800份、表面活性劑10 100份、生石灰25 100份備用；(2)向反應釜內(nèi)加入植物脂肪酸和由后續(xù)工藝中產(chǎn)生的廢酸水，加熱升溫至50 180°C，反應2 8小時后靜置1 5小時，分水得精制脂肪酸；(3)向制備得到的精制脂肪酸中加入硝酸，在反應釜中保持溫度為50 120°C反 應3 10小時，然后靜置1 5小時，分水得去熒光的精制脂肪酸和廢酸水；(4)經(jīng)去熒光的精制脂肪酸與甲醇在催化劑的作用下，在反應釜中保持溫度為 50 120°C反應3 20小時，然后靜置1 5小時，分水得脂肪酸甲酯和廢酸水；
(5)向上述第(4)步中所得的脂肪酸甲酯中加入生石灰和表面活性劑，并攪拌0. 5 小時，即得成品改性脂肪酸酯。所述改性脂肪酸酯作為鉆井液用潤滑防卡劑的應用。本發(fā)明選取植物脂肪酸為原料，對其進行純化得到精制脂肪酸，加入硝酸降低其熒光級別，加入甲醇在催化劑的催化作用下進行酯化反應，再用表面活性劑對其進行增效 處理，即得成品。本發(fā)明所述產(chǎn)品改性脂肪酸酯所選用的植物脂肪酸為一種工業(yè)用下腳料， 降低成本，變廢為寶；生產(chǎn)過程中的廢酸水可循環(huán)利用，對環(huán)境沒有污染。生產(chǎn)過程中的廢 水經(jīng)過處理后，可以應用于其他領域，不會污染環(huán)境。產(chǎn)品對環(huán)境友好，可應用于海洋鉆井 等環(huán)保要求嚴格的施工環(huán)境。本發(fā)明選取的原料為植物脂肪酸，植物脂肪酸中含有吸附基團，產(chǎn)品分子易吸附 于固體表面，在金屬、巖石和粘土表面形成較厚的吸附膜，吸附膜在極高的壓力條件下耐磨 性仍然很強，可以減輕接觸面之間的摩擦而降低磨損，能有效地降低鉆井液的極壓潤滑系 數(shù)和泥餅摩阻系數(shù)，具有提高鉆井液潤滑性和泥餅潤滑性的雙重功能。室內(nèi)試驗表明，本發(fā) 明所述的改性脂肪酸酯對鉆井液極壓潤滑系數(shù)的降低率可達到95%以上。本發(fā)明選用硝酸對原料進行去熒光處理，在原料分子鏈上進行親電加成反應，使 分子中的碳碳雙鍵斷裂，從而降低產(chǎn)品的熒光級別，使其在利于鉆井施工的同時，不影響油 氣藏的發(fā)現(xiàn)。
具體實施例方式改性脂肪酸酯，包括以下重量份的原料植物脂肪酸1000 2000份、硫酸50 250份、硝酸20 150份、甲醇100 800份、表面活性劑10 100份、生石灰25 100 份。其中催化劑為硫酸，表面活性劑為SpanSO。所述植物脂肪酸的分子中含有吸附基團。所述改性脂肪酸酯的制備方法，包括以下步驟(1)選取上述重量份的原料備用；(2)向反應釜內(nèi)加入植物脂肪酸和由后續(xù)工藝中產(chǎn)生的廢酸水，加熱升溫至50 180°C，反應2 8小時后靜置1 5小時，分水得精制脂肪酸；(3)向制備得到的精制脂肪酸中加入硝酸，在反應釜中保持溫度為50 120°C反 應3 10小時，然后靜置1 5小時，分水得去熒光的精制脂肪酸和廢酸水；(4)經(jīng)去熒光的精制脂肪酸與甲醇在催化劑的作用下，在反應釜中保持溫度為 50 120°C反應3 20小時，然后靜置1 5小時，分水得脂肪酸甲酯和廢酸水；(5)向上述第(4)步中所得的脂肪酸甲酯中加入生石灰和表面活性劑，并攪拌0. 5 小時，即得成品改性脂肪酸酯。所述改性脂肪酸酯作為鉆井液用潤滑防卡劑的應用。
權(quán)利要求
改性脂肪酸酯，其特征在于，包括以下重量份的原料植物脂肪酸1000～2000份、催化劑50～250份、硝酸20～150份、甲醇100～800份、表面活性劑10～100份、生石灰25～100份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述改性脂肪酸酯，其特征在于，所述植物脂肪酸的分子中含有吸 附基團。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述改性脂肪酸酯，其特征在于，催化劑為硫酸、氨基磺酸、對甲苯 磺酸中的任意一種或幾種組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述改性脂肪酸酯，其特征在于，表面活性劑為0P-10、SpanSO, Tween60中的任意一種或幾種組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述改性脂肪酸酯的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)選取植物脂肪酸1000 2000份、催化劑50 250份、硝酸20 150份、甲醇100 800份、表面活性劑10 100份、生石灰25 100份備用；(2)向反應釜內(nèi)加入植物脂肪酸和由后續(xù)工藝中產(chǎn)生的廢酸水，加熱升溫至50 180°C，反應2 8小時后靜置1 5小時，分水得精制脂肪酸；(3)向制備得到的精制脂肪酸中加入硝酸，在反應釜中保持溫度為50 120°C反應 3 10小時，然后靜置1 5小時，分水得去熒光的精制脂肪酸和廢酸水；(4)經(jīng)去熒光的精制脂肪酸與甲醇在催化劑的作用下，在反應釜中保持溫度為50 120°C反應3 20小時，然后靜置1 5小時，分水得脂肪酸甲酯和廢酸水；(5)向上述第(4)步中所得的脂肪酸甲酯中加入生石灰和表面活性劑，并攪拌0.5小 時，即得成品改性脂肪酸酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項權(quán)利要求所述改性脂肪酸酯作為鉆井液用潤滑防卡劑 的應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應用于石油天然氣鉆井工程中的鉆井液處理劑及其生產(chǎn)工藝與應用。改性脂肪酸酯，包括以下重量份的原料植物脂肪酸1000～2000份、催化劑50～250份、硝酸20～150份、甲醇100～800份、表面活性劑10～100份、生石灰25～100份。所述改性脂肪酸酯作為鉆井液用潤滑防卡劑的應用。本發(fā)明選材成本低，產(chǎn)品制備過程對環(huán)境沒有污染，潤滑性能好，并且不影響油氣藏的發(fā)現(xiàn)。
文檔編號C11C1/08GK101812374SQ201010142168
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者孫金聲, 張?zhí)m英, 李旭東, 胡樹林 申請人:濮陽市誠信鉆采助劑有限公司