CN104559951A - 钻井液用石墨固体润滑剂及其制备方法 - Google Patents

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李尚坤
郭九成
郭杨
高国英
罗前程
刘君君
张宇航
张星
赤颜峰
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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02—Well-drilling compositions
    • C09K8/03—Specific additives for general use in well-drilling compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

本发明涉及一种钻井液用石墨固体润滑剂及其制备方法，石墨固体润滑剂按重量百分比包括如下：石墨50～70、乳化剂12～18、水解聚丙烯腈铵盐8～12、硅酸钠2～3、硫酸钠7～10。制备过程为：⑴按比例将石墨原料倒入反应器内；⑵称取乳化剂，加入铵盐、硅酸钠、硫酸钠，搅拌均匀；⑶将改性后的乳化剂倒人反应器内，搅拌1～3小时；⑷放出石墨固体润滑剂产品到接料车；⑸取样进行质量检测，合格后装袋称量。本发明具有优良的润滑性能，有利于改善钻头、钻具和钻屑的表面性质，减少钻头、钻具及其它配件的磨损，延长钻具和钻头的使用寿命。制备过程简单，易于实施，生产成本低。

Description

钻井液用石墨固体润滑剂及其制备方法
技术领域
本发明属于石油化学品技术领域，涉及一种钻井用添加剂，具体涉及一种钻井液用石墨固体润滑剂及其制备方法。
背景技术
随着开采时间的增长和开采量的增加，开采难度也越来越大，钻遇地层日趋复杂。钻井过程中一个重要的问题是防卡和润滑，因此在石油钻井过程中经常需要用大量的钻井液润滑剂，以减小井壁与钻具、钻具与套管之间的摩阻，减少井下操作障碍，提高钻井速度，降低生产成本。近年来钻井液润滑剂的研究取得很大进展，但仍存在一些问题，如①引起钻井液发泡，钻井液粘度、切力增大，不利于现场钻井液性能维护处理。②极压膜强度低，难以生物降解，含油钻屑和废弃钻井液对环境造成严重污染
公开号为CN  103666410A的中国专利申请公开“一种钻井液用润滑剂及其制备方法，首先将 70~90 份固体石墨加入粉碎机中，加工成细度为 200 目的石墨细粉，然后将石墨细粉转入带搅拌机的容器中，边搅拌边加入 10-30 份壬基酚醚，并使其充分混合，最后通过包装机进行称重包装”。该专利申请能降低钻具在钻进过程中的磨损，无荧光，并且对地质录井无干扰。但是该专利申请使用大量的壬基酚醚有机原料，该环境贷造成污染，并且生产成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种钻井液用石墨固体润滑剂，以提高润滑剂的润滑性能，减少钻具的磨损，延长钻具的使用寿命。本发明的另一目的是提供一种钻井液用石墨固体润滑剂的制备方法。
本发明的技术方案为：钻井液用石墨固体润滑剂，按重量百分比包括如下：石墨 50～70、乳化剂 12～18、铵盐8～12、硅酸钠2～3和硫酸钠7～10。
石墨为鳞片石墨，铵盐为水解聚丙烯腈铵盐，含有—COOH、—COONH4、—CONH2、—CN基团，分子量在10000～50000之间。乳化剂为1重量份的山梨糖醇酐油酸酯（Span80）、1重量份的油酸和10重量份的水混合而成。
钻井液用石墨固体润滑剂的制备方法，过程如下：
⑴按比例将石墨原料倒入反应器内, 搅拌；
⑵按比例称取乳化剂，加入铵盐、硅酸钠、硫酸钠，搅拌均匀；
⑶将步骤⑵中改性后的乳化剂倒人反应器内，搅拌反应1～3小时；
⑷打开反应器，放出石墨固体润滑剂产品到接料车；
⑸取样进行质量检测，合格后装袋称量。
上述步骤在常温常压下进行。
反应器为捏合机。
本发明钻井液用石墨固体润滑剂用于各种水基钻井液（淡水、海水、饱和盐水）、油基钻井液体系，推荐加量：3-5%（重量）。质量指标执行标准《钻井液用石墨固体润滑剂GD-2》Q/HGD 02-2014。
 本发明钻井液用石墨固体润滑剂具有更优良的润滑性能，通过在钻头表面、钻屑和钻井液中的粘土颗粒上的物理、化学吸附，有利于改善钻头、钻具和钻屑的表面性质，减少钻头、钻具及其它配件的磨损，延长钻具和钻头的使用寿命。适用本法钻井液用石墨固体润滑剂能降低井壁和钻具之间的摩擦，防止粘附卡钻、减少泥包钻头。本发明钻井液用石墨固体润滑剂的制备过程简单，易于实施，有利于降低生产成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
本发明钻井液用石墨固体润滑剂的制备方法，过程如下：
⑴将63%（wt）的鳞片石墨原料加入捏合机内, 进行搅拌；
⑵配置乳化剂，配置过程为：1重量份的山梨糖醇酐油酸酯（Span80）、1重量份的油酸（分子式C18H34O2或CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH。）和10重量份的水混合而成；
⑶称取14.7%（wt）的乳化剂（具体乳化剂名称）置入容器，加入10.5%（wt）水解聚丙烯腈铵盐、2.8%（wt）硅酸钠、8.77%（wt）硫酸钠搅拌均匀；
⑷将步骤⑵中改性后的乳化剂倒人捏合机内，搅拌1～3小时；
⑸打开捏合机，放出石墨固体润滑剂产品到接料车；
⑹取样进行质量检测，合格后装袋称量，质量检验数据见表1；
上述步骤在常温常压下进行。
包装采用三合一加一包装袋，即将牛皮纸、聚丙烯编织袋、 聚丙烯薄膜三种材料复合成一整体，内衬塑料袋, 用胶带将顶口粘结,每袋净装质量25 kg，也可以根据用户要求采用其它包装形式，净含量应符合国家质量监督检验检疫总局第75号令《定量包装商品计量监督管理办法》规定。产品无毒，对环境和人身无害，处理时应使用防护工具。其安全事项可参照国际材料安全数据表。

Claims (4)

1.一种钻井液用石墨固体润滑剂，按重量百分比包括如下：石墨 50～70、乳化剂 12～18、铵盐8～12、硅酸钠2～3和硫酸钠7～10。
2.根据权利要求1所述的钻井液用石墨固体润滑剂，其特征是：所述石墨为鳞片石墨，所述铵盐为水解聚丙烯腈铵盐，所述乳化剂为1重量份的Span80、1重量份的油酸和10重量份的水混合而成。
3..一种根据权利要求1所述的钻井液用石墨固体润滑剂的制备方法，过程如下：
⑴按比例的将石墨原料倒入反应器内, 搅拌；
⑵按比例称取乳化剂，加入铵盐、硅酸钠、硫酸钠，搅拌均匀；
⑶将步骤⑵中改性后的乳化剂倒人反应器内，搅拌反应1～3小时；
⑷打开反应器，放出石墨固体润滑剂产品到接料车；
⑸取样进行质量检测，合格后装袋称量；
上述步骤在常温常压下进行。
4.根据权利要求3所述的钻井液用石墨固体润滑剂的制备方法，其特征是：所述反应器为捏合机。
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