鉆井液用復(fù)合型植物油潤(rùn)滑劑的乳化、分散和摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、隨著鉆采工藝的進(jìn)一步提高，為準(zhǔn)確判斷油氣田的產(chǎn)量，保證油氣田的合理開(kāi)發(fā)，原有的在鉆井過(guò)程中會(huì)對(duì)錄井造成熒光影響的潤(rùn)滑劑己經(jīng)不符合生產(chǎn)和對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求，這就使得原來(lái)現(xiàn)場(chǎng)使用的礦物油鉆井液用潤(rùn)滑劑等有熒光污染的高效潤(rùn)滑劑使用受到限制。
　　 以植物油為基礎(chǔ)油的潤(rùn)滑劑，摩擦系數(shù)低，可生物降解，無(wú)污染，同時(shí)低熒光，不影響對(duì)地質(zhì)資料的分析和評(píng)價(jià)。但其氧化穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性差，不耐高溫和高壓，為了解決植物油在高溫下易氧化而失去其良好抗磨損性

2、能這一難題，將層狀固體潤(rùn)滑劑加入植物油中，研制出鉆井液用復(fù)合型植物油潤(rùn)滑劑，該潤(rùn)滑劑以植物油下腳料、石墨、蛇紋石等原料合成。該鉆井液潤(rùn)滑劑可以使鉆頭與巖石之間的摩阻降低，減少鉆具和其它金屬部件的磨損，降低鉆具回轉(zhuǎn)阻力。經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理，此潤(rùn)滑劑具有良好的乳化、分散及減摩抗磨性能。
　　 本文利用721分光光度計(jì)研究了潤(rùn)滑劑中固體添加劑石墨的分散性能和潤(rùn)滑劑的乳化性能；利用UMT-2型球盤(pán)式摩擦試驗(yàn)機(jī)和MR-S10B四球摩擦試驗(yàn)機(jī)研究

3、了潤(rùn)滑劑的摩擦學(xué)性能。結(jié)果表明：
　　 (1)高分子聚合物羧甲基纖維素鈉(CMC)可以提高潤(rùn)滑劑中的固體潤(rùn)滑劑石墨和蛇紋石在水中的分散穩(wěn)定性，其分散機(jī)理是：添加少量的羧甲基纖維素鈉后，這時(shí)羧甲基纖維素鈉吸附在粒子表面，形成一層吸附層；當(dāng)大量的分散劑將分散粒子完全包覆，形成一層厚厚的吸附層，這時(shí)可以克服高分子鏈側(cè)向運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的分散劑脫落問(wèn)題，此時(shí)分散體系更穩(wěn)定。
　　 (2)與普通植物油潤(rùn)滑劑相比，此潤(rùn)滑劑具有優(yōu)異的減摩抗磨

4、性能，在高溫下，仍具有減摩抗磨能力。通過(guò)鉆探模擬，普通植物潤(rùn)滑劑鉆4個(gè)通孔就磨損嚴(yán)重，經(jīng)改性的復(fù)合型潤(rùn)滑劑鉆6個(gè)通孔后，磨損較少，仍然可以繼續(xù)使用。其摩擦機(jī)理是：當(dāng)載荷較低，摩擦?xí)r間較短時(shí)，此時(shí)潤(rùn)滑劑中的植物油分子在摩擦金屬表面形成物理和化學(xué)吸附膜，減小摩擦和磨損；隨著載荷和摩擦?xí)r間的增加，此時(shí)石墨和蛇紋石進(jìn)入到摩擦副之間，并在摩擦副表面形成一層牢固的薄片狀物理吸附膜，隔離了兩個(gè)摩擦副的直接接觸，從而起到減摩抗磨作用。
　　 (

5、3)該潤(rùn)滑劑在十二烷基硫酸鈉(SDS)和山梨醇酐單油酸酯(Span80)兩種乳化劑復(fù)配后的親水親油平衡(HLB)值為13.2時(shí)，具有良好的乳化性能，且無(wú)明顯的分層現(xiàn)象。其乳化機(jī)理：當(dāng)乳化劑的HLB值減小，分散相的平均粒徑減小，界面面積和分散相顆粒之間的作用增加，分散相同連續(xù)相的作用也增加，因而乳化油粘度增加，隨之減少了分散相顆粒的擴(kuò)散系數(shù)，并導(dǎo)致碰撞頻率和聚結(jié)速率的降低，有利于乳狀液的穩(wěn)定。
　　 (4)通過(guò)對(duì)鉆井液用復(fù)合型植物