CN102408940A - 一种防粘扣钻具螺纹脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防粘扣钻具螺纹脂及其制备方法。所述防粘扣钻具螺纹脂按其重量百分比计包括34～45%的复合硅脂、7～18%的二甲基硅油、8～19%的铜粉、8～19%的石墨粉、2～9%的氧化铝粉、6～14%的氟金云母粉、0.5～5%的山梨糖醇酐三月桂酯和1～8%的亚磷酸二正丁酯。本发明防粘扣钻具螺纹脂应具备良好的化学、物理稳定性，易于涂刷，粘附性好，可以迅速有效地在螺纹表面形成润滑膜，具有良好的滑移性，可以有效地吸收由螺纹所传递而来的各种载荷和能量，尽可能的防止同质的金属螺纹表面接触，可以有效地防止钻具螺纹发生粘扣、减少钻具螺纹发生磨损、粘着的倾向。

Description

一种防粘扣钻具螺纹脂及其制备方法

技术领域

 本发明涉及一种钻具螺纹脂及其制备方法，尤其涉及一种防粘扣钻具螺纹脂及其制备方法。

背景技术

随着石油天然气勘探开发的不断深入，具有复杂工况的特殊井况不断增多，尤其是定向井、斜井、水平井、大位移井、穿越井等特殊井况，钻具所承受的扭矩较大，伴随而来的钻具失效事故发生的次数不断增多，一旦出现钻具失效等事故，将直接导致延长钻井周期、增加投资成本，会造成巨大的经济损失。在失效事故中经常会出现断裂、粘扣、结构完整性丧失等失效形式，在几种失效形式中粘扣和钻井液泄露与钻具螺纹和钻具螺纹脂都有密切的关系。钻具螺纹脂是涂抹在钻具螺纹表面，主要的作用是：在螺纹表面形成一层润滑膜，该润滑膜在非常高的载荷和压力作用下仍具有良好的润滑和抗粘着性能，做到尽可能的防止同材质的内外螺纹发生粘扣，使得各种载荷和滑移发生在该层润滑膜内，吸收部分能量，减少了粘扣现象的发生。

但随着钻井工况的不断苛刻，尤其是遇到斜井、水平井、穿越井时，钻具所承受的扭矩非常大，经常会出现钻具螺纹严重磨损、粘扣，严重时会发生断裂等失效事故。随着新的工况的出现，在优化施工工艺，提高钻具质量的同时，也应采用能够抵抗大扭矩的防粘扣钻具螺纹脂。

发明内容

本发明针对现有钻具螺纹脂存在的上述不足，提供一种防粘扣钻具螺纹脂及其制备方法。   

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种防粘扣钻具螺纹脂按其重量百分比计包括34～45%的复合硅脂、7～18%的二甲基硅油、8～19%的铜粉、8～19%的石墨粉、2～9%的氧化铝粉、6～14%的氟金云母粉、0.5～5%的山梨糖醇酐三月桂酯和1～8%的亚磷酸二正丁酯。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述防粘扣钻具螺纹脂按其重量百分比计包括38%的复合硅脂、13%的二甲基硅油、14%的铜粉、14%的石墨粉、5%的氧化铝粉、10%的氟金云母、2%的山梨糖醇酐三月桂酯和4%的亚磷酸二正丁酯。

所述复合硅脂为无锡飞天油脂有限公司生产的，其型号为7057。

进一步，所述铜粉为鳞片状，纯度大于或者等于99%，粒径大小超过325目。

进一步，所述石墨粉为天然鳞片状石墨粉。

进一步，所述氧化铝粉的粒径大小超过325目。

进一步，所述氟金云母粉的粒径大小规格为1mm～0.2mm。

进一步，所述氟金云母粉为长春市天成氟金云母有限公司生产的。

本发明还提供一种解决上述技术问题的技术方案如下：一种防粘扣钻具螺纹脂的制备方法包括以下步骤：首先，按上述的配方，将复合硅脂和二甲基硅油加入反应釜中进行搅拌；然后，再按权利要求1所述的配方，将铜粉、石墨粉、氧化铝粉、氟金云母粉、山梨糖醇酐三月桂酯和亚磷酸二正丁酯加入反应釜中接着搅拌；最后，开启反应釜中的真空泵，进行抽真空，然后再继续搅拌即可。

进一步，将复合硅脂和二甲基硅油加入反应釜中，搅拌25～35分钟；将铜粉、石墨粉、氧化铝粉、氟金云母粉、山梨糖醇酐三月桂酯和亚磷酸二正丁酯加入反应釜中，搅拌55～65分钟；抽真空后再继续搅拌3～3.5小时。

本发明的有益效果是：本发明防粘扣钻具螺纹脂应具备良好的化学、物理稳定性，易于涂刷，粘附性好，可以迅速有效地在螺纹表面形成润滑膜，具有良好的滑移性，可以有效地吸收由螺纹所传递而来的各种载荷和能量，尽可能的防止同质的金属螺纹表面接触，可以有效地防止钻具螺纹发生粘扣、减少钻具螺纹发生磨损、粘着的倾向，同时仍可以有效地堵塞泄露通道，防止高压钻井液泄露在环形空间内，尤其适合斜井、水平井和穿越钻进等作业过程中，可以有效地抵抗大扭矩对钻具螺纹的伤害。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明防粘扣钻具螺纹脂中加入的亚磷酸二正丁酯是一种性能优良的抗极压剂，作为添加剂，在使用时可以和金属表面形成一层具有润滑性的膜，该层膜可以有效地隔绝钻具公母螺纹的接触，起到防粘扣的作用。山梨糖醇酐三月桂酯是一种防锈添加剂，可以防止钻杆螺纹发生腐蚀。

本发明防粘扣钻具螺纹脂制备方法中涉及的反应釜，应具有抽真空的功能，反应釜除具有低速分散的作用，同时也需要有至少一个高速分散剪切盘。

下面以三个实施例对本发明防粘扣钻具螺纹脂对进一步详细的描述。

实施例1

首先，将重量百分比为38%的复合硅脂、13%的二甲基硅油加入反应釜中，搅拌30分钟后，然后再加入14%的铜粉、14%的石墨粉、5%的氧化铝粉、10%的氟金云母、2%的山梨糖醇酐三月桂酯、4%的亚磷酸二正丁酯加入反应釜中，搅拌1小时，然后停止搅拌，开动真空泵，抽至真空，然后继续搅拌3小时后即可。

按照以上配比生产出的防粘扣钻具螺纹脂，在穿越钻井现场使用，效果良好，钻杆螺纹出现粘扣的程度明显降低，经过多次反复使用，钻杆螺纹的磨损程度减小明显。

实施例2

首先，将重量百分比为35%的复合硅脂、17%的二甲基硅油加入反应釜中，搅拌32分钟后，然后再加入12%的铜粉、13%的石墨粉、6%的氧化铝粉、11%的氟金云母、3%的山梨糖醇酐三月桂酯、3%的亚磷酸二正丁酯加入反应釜中，搅拌56小时，然后停止搅拌，开动真空泵，抽至真空，然后继续搅拌3.2小时后即可。

按照以上配比生产出的防粘扣钻具螺纹脂，在水平井的钻井现场使用，与普通的钻具螺纹脂对比，对防止钻杆螺纹发生粘扣的概率大大降低，减少了钻杆螺纹的磨损程度

实施例3

首先，将重量百分比为39%的复合硅脂、14%的二甲基硅油加入反应釜中，搅拌28分钟后，然后再加入15%的铜粉、12%的石墨粉、3%的氧化铝粉、12%的氟金云母、2%的山梨糖醇酐三月桂酯、3%的亚磷酸二正丁酯加入反应釜中，搅拌63小时，然后停止搅拌，开动真空泵，抽至真空，然后继续搅拌3.4小时后即可。

按照以上配比生产出的防粘扣钻具螺纹脂，在斜井的钻井现场使用，与普通的钻具螺纹脂对比，对防止钻杆螺纹发生粘扣的概率大大降低，减少了钻杆螺纹的磨损程度

本发明防粘扣钻具螺纹脂外观呈黑色粘稠状，具有良好的涂覆性，可以方便的涂刷在钻具螺纹表面，起到良好的防粘扣的作用；该防粘扣钻具螺纹脂主要应用于钻井作业过程中，主要是涂覆于钻具连接的螺纹表面上，起到润滑和防粘着的作用，基于其特殊的功能与效用，尤其适用于斜井、水平井和穿越井等钻井作业扭矩较大的工况，在该工况条件下，具有良好的防止钻具螺纹粘着、磨损的效果，减少钻具螺纹发生粘扣和断裂的概率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种防粘扣钻具螺纹脂，其特征在于，按其重量百分比计包括34～45%的复合硅脂、7～18%的二甲基硅油、8～19%的铜粉、8～19%的石墨粉、2～9%的氧化铝粉、6～14%的氟金云母粉、0.5～5%的山梨糖醇酐三月桂酯和1～8%的亚磷酸二正丁酯。

2.根据权利要求1所述的防粘扣钻具螺纹脂，其特征在于，按其重量百分比计包括38%的复合硅脂、13%的二甲基硅油、14%的铜粉、14%的石墨粉、5%的氧化铝粉、10%的氟金云母、2%的山梨糖醇酐三月桂酯和4%的亚磷酸二正丁酯。

3.根据权利要求1所述的防粘扣钻具螺纹脂，其特征在于，所述铜粉为鳞片状，纯度大于或者等于99%，粒径大小超过325目。

4.根据权利要求1所述的防粘扣钻具螺纹脂，其特征在于，所述石墨粉为天然鳞片状石墨粉。

5.根据权利要求1所述的防粘扣钻具螺纹脂，其特征在于，所述氧化铝粉的粒径大小超过325目。

6.根据权利要求1所述的防粘扣钻具螺纹脂，其特征在于，所述氟金云母粉的粒径大小超过325目。

7.根据权利要求6所述的防粘扣钻具螺纹脂，其特征在于，所述氟金云母粉的规格为1mm～0.2mm。

8.一种防粘扣钻具螺纹脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，按权利要求1所述的配方，将复合硅脂和二甲基硅油加入反应釜中进行搅拌；然后，再按权利要求1所述的配方，将铜粉、石墨粉、氧化铝粉、氟金云母粉、山梨糖醇酐三月桂酯和亚磷酸二正丁酯加入反应釜中接着搅拌；最后，开启反应釜中的真空泵，进行抽真空，然后再继续搅拌即可。

9.根据权利要求8所述的防粘扣钻具螺纹脂的制备方法，其特征在于，将复合硅脂和二甲基硅油加入反应釜中，搅拌25～35分钟；将铜粉、石墨粉、氧化铝粉、氟金云母粉、山梨糖醇酐三月桂酯和亚磷酸二正丁酯加入反应釜中，搅拌55～65分钟；抽真空后再继续搅拌3～3.5小时。