本發(fā)明涉及潤滑劑領(lǐng)域，具體涉及一種耐高溫鉆井液潤滑劑及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
1、鉆井液主要由液相、固相和化學(xué)處理劑組成，液相可以是水（淡水、鹽水）、油（原油、柴油）或乳狀液（混油乳化液和反相乳化液），固相包括有用固相（膨潤土、加重材料）和無用固相（巖石），化學(xué)處理劑包括無機(jī)、有機(jī)及高分子化合物。鉆井液用潤滑劑是化學(xué)處理劑中的一種，主要用于降低鉆頭與巖石的表面、鉆具與套管或井壁之間的摩擦阻力，減少卡鉆等事故的發(fā)生。鉆井液潤滑劑按相態(tài)可分為固體類和液體類，相較于固體潤滑劑，鉆井液液體潤滑劑使用的頻率更高。相較于液體潤滑劑，鉆井液固體潤滑劑的耐高溫性能更好。目前常用的鉆井液體潤滑劑有礦物油類、動植物油脂類、表面活性劑類等。
2、申請?zhí)枮?01910933705.1的專利公開了一種鉆井液用抗鹽潤滑劑及其制備方法，制得了一種抗鹽效果明顯、分散性好的抗鹽潤滑劑，但仍然存在以下不足之處：（1）生物柴油可通過動植物油脂和餐飲廢油等制備得到，生物柴油本身含有氧和大量的雙鍵，容易發(fā)生氧化、聚合等反應(yīng)，對金屬、橡膠等有一定的腐蝕性，影響生物柴油在鉆井液潤滑劑的使用；（2）直接使用十二烷基糖苷等烷基糖苷，存在抗高溫性有待提高、潤滑性能不足等缺點(diǎn)。此外，生物柴油主要由脂肪酸酯構(gòu)成，酯基在酸堿性條件下容易水解，因此由生物柴油等制成的潤滑劑在鉆井液中的使用中需要具有一定的抗水解性。固體潤滑劑如二氧化硅微球可以提升鉆井液潤滑劑的抗磨性和潤滑性，但是其表面含有大量羥基，容易聚集和沉淀，直接添加使用的方式不可取。
3、因此需要合適的改性方法，以使由生物柴油、烷基糖苷和二氧化硅微球制得的鉆井液液體潤滑劑的性能更加優(yōu)異，從而拓寬所得鉆井液潤滑劑的適用范圍。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種耐高溫鉆井液潤滑劑及其生產(chǎn)工藝。
2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
3、一種耐高溫鉆井液潤滑劑，包括如下重量份原料：生物柴油90-100份、表面活性劑0.8-1.0份、乳化劑0.8-1.0份、改性烷基糖苷12-16份、改性微球4-6份、分散劑0.5-0.7份；
4、所述表面活性劑為司盤60，乳化劑為十二烷基酚聚氧乙烯醚，分散劑為木質(zhì)素磺酸鈉；
5、所述耐高溫鉆井液潤滑劑的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：
6、將生物柴油、表面活性劑、乳化劑、改性烷基糖苷、改性微球和分散劑加至反應(yīng)釜中，攪拌15-25min，即得到耐高溫鉆井液潤滑劑。
7、所述改性烷基糖苷，其制備包括如下步驟：
8、步驟a1：在氮?dú)夥諊校瑢?-甲基-1h-咪唑-2-甲醛、乙酸酐加入反應(yīng)瓶中，開啟回流攪拌，升溫至150-170℃，再加入碳酸鉀，恒溫回流攪拌反應(yīng)24-26h，萃取、旋蒸、干燥得到不飽和羧酸；將不飽和羧酸加入dmf中，攪拌下加入二氯亞砜，于50℃下回流攪拌反應(yīng)4-5h，即得到酰氯產(chǎn)物；
9、進(jìn)一步地，1-甲基-1h-咪唑-2-甲醛、乙酸酐、碳酸鉀的用量比為0.1mol：0.05-0.07mol：5-8mmol；不飽和羧酸、dmf、二氯亞砜的用量比為0.1mol：35-45ml：0.12-0.15mol；
10、步驟a1反應(yīng)過程中，1-甲基-1h-咪唑-2-甲醛的醛基與乙酸酐反應(yīng)，生成含碳碳雙鍵的羧酸即不飽和羧酸；不飽和羧酸的羧基與二氯亞砜反應(yīng)生成酰氯產(chǎn)物；
11、步驟a2：將3,5-二叔丁基-4-羥基芐醇、吡啶、三乙胺和二甲基亞砜加入燒瓶中，得到混合液1；將酰氯產(chǎn)物加入二甲基亞砜中得到混合液2，在0℃冰水浴中，向混合液1中緩慢滴加混合液2，滴加完畢后，升溫至40℃，恒溫攪拌反應(yīng)8-10h，而后升溫至100-110℃，繼續(xù)攪拌1-2h，減壓蒸餾，即得到酯化產(chǎn)物；
12、進(jìn)一步地，3,5-二叔丁基-4-羥基芐醇、吡啶、三乙胺和二甲基亞砜的用量比為0.1mol：0.01-0.015mol：0.1mol：50-60ml；酰氯產(chǎn)物和二甲基亞砜的用量比為0.1mol：40-50ml；混合液1和混合液2的用量比為55-65ml：45-55ml；
13、步驟a2反應(yīng)過程中，酰氯產(chǎn)物與3,5-二叔丁基-4-羥基芐醇的醇羥基反應(yīng)，生成含咪唑環(huán)、受阻酚的酯化產(chǎn)物；
14、步驟a3：將3-氯-1，2-丙二醇加至去離子水中，攪拌5-10min，再加入十二烷基糖苷，于95-105℃下攪拌反應(yīng)3-4h，冷卻至室溫后，用堿液調(diào)節(jié)ph為7.3-7.5，再加入酯化產(chǎn)物，在50-55℃下攪拌反應(yīng)5-6h，即得到改性烷基糖苷；
15、進(jìn)一步地，3-氯-1，2-丙二醇、去離子水、十二烷基糖苷、酯化產(chǎn)物的用量比為0.4mol：90ml：0.4mol：0.4mol；
16、步驟a3反應(yīng)過程中，3-氯-1，2-丙二醇先與十二烷基糖苷反應(yīng)，生成3-氯-2-羥丙基糖苷，3-氯-2-羥丙基糖苷的氯原子再與酯化產(chǎn)物中咪唑環(huán)的叔胺反應(yīng)，生成含咪唑季銨陽離子的烷基糖苷，即為改性烷基糖苷。
17、所述改性微球，其制備包括如下步驟：
18、步驟b1：將二氧化硅微球加入甲苯中，超聲分散30min，然后于室溫下攪拌加入3-(2,4-二硝基苯基)丙酸和n，n’-二環(huán)己基二亞胺，升溫至115℃恒溫回流攪拌48-54h，然后離心5-10min，將下層沉淀用異丙醇和無水乙醇分別離心一次，再于80℃下真空干燥12h，即得表面含硝基的二氧化硅微球；
19、進(jìn)一步地，二氧化硅微球、甲苯、3-(2,4-二硝基苯基)丙酸、n，n’-二環(huán)己基二亞胺、異丙醇和無水乙醇的用量比為10g；110ml：12g：2g：20ml：20ml；
20、步驟b1反應(yīng)過程中，二氧化硅微球表面的羥基與3-(2,4-二硝基苯基)丙酸通過拓?fù)浞磻?yīng)生成表面含硝基的二氧化硅微球；
21、步驟b2：將表面含硝基的二氧化硅微球、乙酸乙酯加入三口燒瓶中，升溫至45-55℃，開啟回流攪拌，然后加入連二亞硫酸鈉，再回流攪拌反應(yīng)1-1.5h，即得到二元芳香伯胺；
22、進(jìn)一步地，表面含硝基的二氧化硅微球、乙酸乙酯、連二亞硫酸鈉的用量比為12-14g：150-160ml：0.2-0.25mol；
23、步驟b2反應(yīng)過程中，表面含硝基的二氧化硅微球中的硝基被還原成氨基，得到二元芳香伯胺；
24、步驟b3：向四口燒瓶中加入二甲苯，通入氮?dú)猓?5℃下分別加入二元芳香伯胺和三光氣，加入完畢后，升溫至125℃繼續(xù)反應(yīng)3.5h，即得二元異氰酸酯；向反應(yīng)瓶中加入二元異氰酸酯，再加入3-甲基-1-苯基-2-磷雜環(huán)戊烯-1-氧化物，通入氮?dú)?，攪拌下升溫?65℃，恒溫反應(yīng)12h，即得到改性微球；
25、進(jìn)一步地，二甲苯、二元芳香伯胺和三光氣的用量比為220ml：16-18g：60-65g；二元異氰酸酯、3-甲基-1-苯基-2-磷雜環(huán)戊烯-1-氧化物的用量比為21-23g：3-3.5mmol；
26、步驟b3反應(yīng)過程中，二元芳香伯胺的氨基與三光氣反應(yīng)，生成氯酰胺，而后經(jīng)加熱脫氯化氫生成二元異氰酸酯；二元異氰酸酯經(jīng)催化脫除二氧化碳，生成含聚合碳化二亞胺結(jié)構(gòu)的改性微球。
27、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明公開了一種耐高溫鉆井液潤滑劑，包括如下原料：生物柴油、表面活性劑、乳化劑、改性烷基糖苷、改性微球和分散劑。
28、所合成的改性烷基糖苷中含有咪唑型季銨陽離子、酯基和受阻酚結(jié)構(gòu)，酯基與生物柴油中的脂肪酸酯基結(jié)構(gòu)相似，使改性糖苷在鉆井液潤滑劑中相容分散性佳；受阻酚可終止過氧自由基參與氧化降解的鏈反應(yīng)，將其接枝到十二烷基糖苷中，隨著改性烷基糖苷與生物柴油等原料充分混合后在體系中均勻分散，能快速終止生物柴油等的氧化降解，使鉆井液潤滑劑具有良好的抗氧化老化性；十二烷基糖苷經(jīng)咪唑型季銨陽離子化改性后，其耐高溫性能和潤滑性能得以提升，且咪唑環(huán)還可與金屬絡(luò)合，使金屬表面的能量狀態(tài)趨于穩(wěn)定，腐蝕反應(yīng)的活化能增加，腐蝕速率降低，因此能抑制生物柴油對鉆井工具中的金屬產(chǎn)生腐蝕性，避免鉆井工具使用性能下降。使用改性烷基糖苷，提升鉆井液潤滑劑的抗氧化性、耐高溫性和防腐蝕性。
29、所合成的改性微球具有二氧化硅微球、聚合碳化二亞胺結(jié)構(gòu)，二氧化硅微球表面經(jīng)改性后，在鉆井液潤滑劑中不易聚集、沉淀，能更加均勻分散，在鉆井過程中，二氧化硅微球能承受較大的磨損，提升抗磨性能，且二氧化硅微球耐高溫性能良好，能彌補(bǔ)鉆井液液體潤滑劑不耐高溫的缺點(diǎn)；聚合型碳化二亞胺的相對分子質(zhì)量較高，相對于單體型碳化二亞胺具有更高的熱穩(wěn)定性和低使用量高性能的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)生物柴油等在酸堿性環(huán)境中水解產(chǎn)生酸性物質(zhì)時，碳化二亞胺可與酸性物質(zhì)反應(yīng)，避免酸性物質(zhì)催化水解反應(yīng)，抑制水解反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，具有穩(wěn)定的抗水解作用；使用改性微球，提升鉆井液潤滑劑的抗水解性、耐高溫性和抗磨性。