微通道反應(yīng)器制備水基鉆井液潤滑劑的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及水基鉆井液潤滑劑制備方法，尤其涉及以脂肪酸和有機胺為原料，通過微通道反應(yīng)器反應(yīng)生成水基鉆井液潤滑劑的方法。其步驟具體如下：將脂肪酸、有機胺兩股原料液分別通過計量泵輸送至微通道反應(yīng)器的兩個進口，進入微通道反應(yīng)模塊，通過調(diào)控脂肪酸和有機胺兩種原料的體積流量比，控制脂肪酸和有機胺的物質(zhì)的量比例為1～4:1。在常壓和50℃～180℃的反應(yīng)溫度下，控制反應(yīng)物料在微通道反應(yīng)器中停留時間為2min～30min，即可制得水基鉆井液潤滑劑。使用本發(fā)明生產(chǎn)水基鉆井液潤滑劑，能有效控制反應(yīng)過程的溫度，安全性高，模塊混合效果好，反應(yīng)得到的產(chǎn)品品質(zhì)高，所需反應(yīng)停留時間短，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，可實現(xiàn)產(chǎn)品的連續(xù)及柔性生產(chǎn)。
【專利說明】微通道反應(yīng)器制備水基鉆井液潤滑劑的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于精細化工【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及鉆井助劑的制備方法，特別是利用微通道反應(yīng)器制備水基鉆井液潤滑劑的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著水平井、定向井和大斜度井的不斷增多，在石油鉆井過程中，經(jīng)常需要使用大量的鉆井液潤滑劑，以降低井壁與鉆具、鉆具與套管之間的摩阻，減少井下復(fù)雜情況，提高鉆井速度。目前鉆井液潤滑劑的生產(chǎn)一般是在間歇或連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器中進行。該技術(shù)存在以下幾個缺點:(1)間歇反應(yīng)需輔助時間，設(shè)備利用率不高，不易實現(xiàn)自動化控制；
(2)攪拌設(shè)備能耗大，在工業(yè)生產(chǎn)運行費用高，且攪拌反應(yīng)傳質(zhì)不理想，轉(zhuǎn)化率和收率不高；
(3)不能及時排出反應(yīng)生成物，不利于反應(yīng)正向進行。微通道反應(yīng)技術(shù)具有許多內(nèi)在的、獨特的優(yōu)點:高傳質(zhì)速率；快速直接放大(模塊結(jié)構(gòu)、并行放大);內(nèi)在安全和過程可控；過程連續(xù)和高度集成；分散和柔性生產(chǎn)。該潤滑劑生產(chǎn)工藝為液-液反應(yīng)，兩相的混合程度是影響反應(yīng)的關(guān)鍵，微通道反應(yīng)器能夠?qū)崿F(xiàn)快速高效混合，并能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，非常適合做該潤滑劑的制備試驗。使用本發(fā)明生產(chǎn)鉆井液用潤滑劑，能有效控制反應(yīng)過程的溫度，安全性高，模塊混合效果好，反應(yīng)得到的產(chǎn)品品質(zhì)高，可實現(xiàn)產(chǎn)品的連續(xù)及柔性生產(chǎn)。因此，開發(fā)一種操作連續(xù)，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)時間短，產(chǎn)品收率高的制備方法就顯得尤為必要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種微通道反應(yīng)器制備水基鉆井液潤滑劑的方法。
[0004]本發(fā)明所述的水基鉆井液潤滑劑制備方法，其特征在于，將脂肪酸、有機胺兩股原料液分別通過計量泵輸送至微通道反應(yīng)器的兩個進口，通過調(diào)控脂肪酸和有機胺兩種原料的體積流量比，控制脂肪酸和有機胺的物質(zhì)的量比例為I?4:1。在常壓和50°C?180°C的反應(yīng)溫度下，控制反應(yīng)物料在微通道反應(yīng)器中停留時間為2min?30min，制得水基鉆井液潤滑劑。
[0005]上述潤滑劑及其制備工藝中:
所述脂肪酸為辛酸、油酸、硬脂酸、癸酸、癸二酸、己二酸、蓖麻油酸、亞油酸其中的一種或者幾種的混合物。
[0006]所述有機胺為甲胺、二甲胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、DMF、二甘醇胺、二異丙醇胺、三乙胺、氨氣其中的一種或者幾種的混合物。
[0007]所述優(yōu)選控制脂肪酸和有機胺的物質(zhì)的量比例為I?3:1。
[0008]所述優(yōu)選反應(yīng)溫度為50°C?160°C。
[0009]所述優(yōu)選反應(yīng)物在微通道反應(yīng)器中的停留時間為5min?30min。
[0010]所述的微通道反應(yīng)器模塊內(nèi)微通道結(jié)構(gòu)為直流型通道結(jié)構(gòu)或增強混合心型通道結(jié)構(gòu)。[0011 ] 本發(fā)明的有效益果和特點:
(1)本發(fā)明采用微通道反應(yīng)器制備水基潤滑劑，其原料在微通道反應(yīng)器中能夠快速充分混合，因此可按所需化學(xué)當量比進料，從而節(jié)約了原料成本；
(2)本發(fā)明生產(chǎn)工藝連續(xù)，所需反應(yīng)停留時間短,產(chǎn)品收率高；
(3)本發(fā)明采用微通道反應(yīng)器生產(chǎn)能夠降低能耗，降低生產(chǎn)成本；
(4)本發(fā)明采用微通道反應(yīng)器生產(chǎn)反應(yīng)條件溫和，有利于安全生產(chǎn)。

【具體實施方式】
[0012]為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅限于下面的實施例。
[0013]實施例1
在常溫條件下，將辛酸和二乙醇胺通過計量泵注入到微通道反應(yīng)器中進行反應(yīng)，控制辛酸和二乙醇胺的物質(zhì)量的比為1:1，反應(yīng)溫度為80°C，停留時間為30min。反應(yīng)物連續(xù)流出反應(yīng)器，并與收集器中常溫收集，產(chǎn)物即為潤滑劑1#，收率90%。
[0014]實施例2
在常溫條件下，將蓖麻油酸和二異丙醇胺通過計量泵注入到微通道反應(yīng)器中進行反應(yīng)，控制辛酸和二乙醇胺的物質(zhì)量的比為1:1，反應(yīng)溫度為80°c，停留時間為15min。反應(yīng)物連續(xù)流出反應(yīng)器，并與收集器中常溫收集，產(chǎn)物即為潤滑劑2'收率91%。
[0015]實施例3
在常溫條件下，將蓖麻油酸和二異丙醇胺通過計量泵注入到微通道反應(yīng)器中進行反應(yīng)，控制辛酸和二乙醇胺的物質(zhì)量的比為2:1，反應(yīng)溫度為160°C，停留時間為15min。反應(yīng)物連續(xù)流出反應(yīng)器，并與收集器中常溫收集，產(chǎn)物即為潤滑劑3#，收率95%。
[0016]實施例4
在常溫條件下，將亞油酸和三乙胺通過計量泵注入到微通道反應(yīng)器中進行反應(yīng)，控制辛酸和二乙醇胺的物質(zhì)量的比為1.5:1，反應(yīng)溫度為120°C，停留時間為lOmin。反應(yīng)物連續(xù)流出反應(yīng)器，并與收集器中常溫收集，產(chǎn)物即為潤滑劑4#，收率95%。
[0017]實施例5
在常溫條件下，將油酸和乙醇胺通過計量泵注入到微通道反應(yīng)器中進行反應(yīng)，控制辛酸和二乙醇胺的物質(zhì)量的比為1.5:1，反應(yīng)溫度為120°C，停留時間為lOmin。反應(yīng)物連續(xù)流出反應(yīng)器，并與收集器中常溫收集，產(chǎn)物即為潤滑劑5#，收率94%。
[0018]實施例6
在常溫條件下，將油酸和二甲胺通過計量泵注入到微通道反應(yīng)器中進行反應(yīng)，控制辛酸和二乙醇胺的物質(zhì)量的比為1:1，反應(yīng)溫度為140°c，停留時間為lOmin。反應(yīng)物連續(xù)流出反應(yīng)器，并與收集器中常溫收集，產(chǎn)物即為潤滑劑6#，收率97%。
[0019]實施例7
在常溫條件下，將硬脂酸和三乙醇胺通過計量泵注入到微通道反應(yīng)器中進行反應(yīng)，控制辛酸和二乙醇胺的物質(zhì)量的比為1.5:1，反應(yīng)溫度為120°C，停留時間為lOmin。反應(yīng)物連續(xù)流出反應(yīng)器，并與收集器中常溫收集，產(chǎn)物即為潤滑劑7#，收率95%。
[0020]實施例8 在400mL去離子水中加入20g鉆井液用鈉土，在高速攪拌器上以11000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速高速攪拌20min，其間至少停兩次，以刮下粘附在容器壁上的黏土，在密閉容器中養(yǎng)護24h，即得含土量為5%的基漿。在5%基漿中加入1%的潤滑劑1#，高速攪拌混合均勻，然后在在密閉容器中養(yǎng)護24h，即得測試樣品。采用Fann21200極壓潤滑儀測試5%基漿及添加潤滑劑1#試樣的潤滑系數(shù)，并計算出其潤滑系數(shù)降低率，1#潤滑劑的潤滑系數(shù)降低率為85.3%。
[0021]實施例9
在400mL去離子水中加入20g鉆井液用鈉土，在高速攪拌器上以11000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速高速攪拌20min，其間至少停兩次，以刮下粘附在容器壁上的黏土，在密閉容器中養(yǎng)護24h，即得含土量為5%的基漿。在5%基漿中加入1%的潤滑劑3#，高速攪拌混合均勻，然后在在密閉容器中養(yǎng)護24h，即得測試樣品。采用Fann21200極壓潤滑儀測試5%基漿及添加潤滑劑3#試樣的潤滑系數(shù)，并計算出其潤滑系數(shù)降低率，3#潤滑劑的潤滑系數(shù)降低率為90.2%。
[0022]實施例10
在400mL去離子水中加入20g鉆井液用鈉土，在高速攪拌器上以11000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速高速攪拌20min，其間至少停兩次，以刮下粘附在容器壁上的黏土，在密閉容器中養(yǎng)護24h，即得含土量為5%的基漿。在5%基漿中加入1%的潤滑劑6#，高速攪拌混合均勻，然后在在密閉容器中養(yǎng)護24h，即得測試樣品。采用Fann21200極壓潤滑儀測試5%基漿及添加潤滑劑6#試樣的潤滑系數(shù)，并計算出其潤滑系數(shù)降低率，6#潤滑劑的潤滑系數(shù)降低率為95.1%。
【權(quán)利要求】
1.一種微通道反應(yīng)器制備水基鉆井液潤滑劑的方法，其特征在于，將原料脂肪酸、有機胺送至微通道反應(yīng)器的兩個進口，進入微通道反應(yīng)器模塊，通過調(diào)控脂肪酸和有機胺兩種原料的體積流量比，控制脂肪酸和有機胺的物質(zhì)的量比例為I?4:1 ;在常壓下，50°C?180°C的反應(yīng)溫度下，控制反應(yīng)物料在微通道反應(yīng)器中停留時間為2min?30min，制得水基鉆井液潤滑劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基鉆井液潤滑劑制備方法，其特征在于所述脂肪酸為辛酸、油酸、硬脂酸、癸酸、癸二酸、己二酸、蓖麻油酸其中的一種或者幾種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液用潤滑劑制備方法，其特征在于所述有機胺為甲胺、二甲胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、DMF、二甘醇胺、二異丙醇胺、三乙胺、氨氣其中的一種或者幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基鉆井液潤滑劑制備方法，其特征在于:通過調(diào)控脂肪酸和有機胺兩種原料的體積流量比，控制脂肪酸和有機胺的物質(zhì)的量比例為I?3:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基鉆井液潤滑劑制備方法，其特征在于:反應(yīng)溫度為50。。?160。。。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基鉆井液潤滑劑制備方法，其特征在于:反應(yīng)物在微通道反應(yīng)器中的停留時間為5min?30min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基鉆井液潤滑劑制備方法，其特征在于:所述的微通道反應(yīng)器模塊內(nèi)微通道結(jié)構(gòu)為直流型通道結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基鉆井液潤滑劑制備方法，其特征在于:所述的微通道反應(yīng)器模塊內(nèi)微通道結(jié)構(gòu)為增強混合心型通道結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】C09K8/035GK104419387SQ201310363747
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月20日
【發(fā)明者】逯貴廣, 徐冬梅, 袁俊秀, 封心領(lǐng) 申請人:中國石油化工股份有限公司, 南化集團研究院