CN112175700A - 一种改进型钻具螺纹密封脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种改进型钻具螺纹密封脂，涉及油田勘探用密封脂技术领域，其是由基础油、苯并三氮唑、癸二酸钠、聚异丁烯、聚甲基丙稀酸酯、活性膨润土粉、甲醇溶液、柱状石墨、鳞片石墨、锌粉、超细石粉和鳞片铜粉制备而成，利用特定的工艺条件和添加顺序，制备而成。本发明的改进型钻具螺纹密封脂，采用无机改性的活性膨润土稠化精致矿物油并添加软金属、无固定型石墨、抗水剂、防锈剂及无机带有润滑性的超细石粉制备而成。利用本发明的方法制成的密封脂，具有耐高低温性、抗耐水性、化学安定性、抗剪切性，同时还可减少对钻井泥浆的污染，对向深海或陆路超深以及高温度地质条件下的油气钻探和开发提供优良的密封和防卡死保护。

Description

一种改进型钻具螺纹密封脂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及油田勘探用密封脂技术领域，具体涉及一种改进型钻具螺纹密封脂及其制备方法。
背景技术：
随着油田勘探技术的发展，深层油气田的钻探与开发，现有的钻具螺纹脂滴点普遍为180℃。在超深油气井工作中，若螺纹脂的滴点过低就会产生融化现象，造成密封能力下降和螺纹卡死或铰熔的后果。现有的耐高低温性、抗耐水性、抗剪切性可以满足常规钻井的需求，但有机皂化物的化学安定性不好容易发生化学反应，影响使用寿命，当钻井深度超过2000米后现有密封脂已经不能满足使用要求。
发明内容：
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，而提供一种改进型钻具螺纹密封脂及其制备方法。
本发明的一种改进型钻具螺纹密封脂，是由下列组分制备而成：35-40份基础油、0.1-1.0份苯并三氮唑、1-3份癸二酸钠、1-5份聚异丁烯、0.1-0.5份聚甲基丙稀酸酯、3-8份活性膨润土粉、0.2-0.8份甲醇溶液、10-20份柱状石墨、10-20份鳞片石墨、1-10份锌粉、5-15份超细石粉和1-10份鳞片铜粉。
作为本发明的进一步改进，所述的钻具螺纹密封脂是由下列组分制备而成：38.65份基础油、0.5份苯并三氮唑、2份癸二酸钠、3份聚异丁烯、0.35份聚甲基丙稀酸酯、5.5份活性膨润土粉、0.6份甲醇溶液、15份柱状石墨、15份鳞片石墨、5份锌粉、10份超细石粉和5份鳞片铜粉。
作为本发明的进一步改进，所述的基础油是为v10或85％质量份数的N4016与15％质量份数的SBS10的混合液。
作为本发明的进一步改进，所述的甲醇溶液为95％质量份数的甲醇水溶液。
作为本发明的进一步改进，所述的柱状石墨、鳞片石墨、锌粉和鳞片铜粉的粒度均为300目，超细石粉的粒度为2000目。
一种改进型钻具螺纹密封脂的制备方法，具体操作方法如下：
将基础油加热至40℃，然后向基础油中添加苯并三氮唑、癸二酸钠、聚异丁烯和聚甲基丙稀酸酯搅拌均匀，再加入活性膨润土充分搅拌均匀后，向混合物中以260ml/min速度滴加甲醇溶液，边搅拌边升温至90℃，反应2h后，依次加入柱状石墨、鳞片石墨、锌粉、超细石粉和鳞片铜粉，循环、搅拌3h后即可得到钻具螺纹密封脂。
作为本发明的进一步改进，所述的循环为将混合物由容器底部抽出，经剪切器剪切后，再由容器上部流入容器内，如此反复
其中，基础油的作用是润滑；苯并三氮唑、癸二酸钠起防锈作用可有效抵制各种腐蚀介质对金属表面的侵蚀；聚异丁烯可有效改善密封脂对金属附着力和增强耐酸、碱、耐水、耐剪切功效；聚甲基丙稀酸酯改善和降低密封脂的粘温性；活性膨润土粉提供胶体结构和凝胶功效；甲醇液体可帮助膨润土粉末的快速均匀分散；石墨改善润滑脂的润滑性和极压抗磨性，降低摩擦系数和增强密封性和填料作用；细石粉增强润滑与密封起填料作用；锌粉铜粉起增强密封和抗螺纹粘扣损伤的作用。
上述原料中，石蜡基深度加氢基础油v10(Paraffinic deep hydrogenated baseoil)为大庆润滑油公司；橡胶增塑剂环烷基矿物油N4016(Rubber plasticizernaphthenic mineral oil)和-10℃变压器油SBS10(Transformer oil)均为盘锦北方沥青股份有限公司生产；苯并三氮唑为南京金陵化工试剂厂生产；癸二酸钠为黑龙江海之华化工有限公司生产；聚异丁烯为锦州精联添加剂有限公司生产；聚甲基丙稀酸酯为沈阳长城润滑油制造有限公司生产；活性膨润土粉为浙江青虹新材料有限公司生产；石墨为青岛平度市孚星石墨制品厂生产；锌粉为山东星苑锌业科技有限公司生产；铜粉为涞源县金利矿冶科技有限公司生产；超细石粉为青岛凯利森化工有限公司生产。
本发明的一种改进型钻具螺纹密封脂，采用无机改性的活性膨润土稠化精致矿物油并添加软金属、无固定型石墨、抗水剂、防锈剂及无机带有润滑性的超细石粉制成的改进型钻具螺纹密封脂。利用本发明的方法制成的密封脂，除具有传统钻具螺纹密封脂的属性外，还兼具耐高低温性、抗耐水性、化学安定性、抗剪切性，同时还可减少对钻井泥浆的污染，对向深海或陆路超深以及高温度地质条件下的油气钻探和开发提供优良的密封和防卡死保护。
具体实施方式：
实施例1
一种改进型钻具螺纹密封脂，是由下列组分制备而成：35-40份基础油(v10或85％质量份数的N4016与15％质量份数的SBS10的混合液)、0.1-1.0份苯并三氮唑、1-3份癸二酸钠、1-5份聚异丁烯、0.1-0.5份聚甲基丙稀酸酯、3-8份活性膨润土粉、0.2-0.8份95％质量份数的甲醇水溶液、10-20份柱状石墨(300目)、10-20份鳞片石墨(300目)、1-10份锌粉(300目)、5-15份超细石粉(2000目)和1-10份鳞片铜粉(300目)。
一种改进型钻具螺纹密封脂的制备方法，具体操作方法如下：
将基础油加热至40℃，然后向基础油中添加苯并三氮唑、癸二酸钠、聚异丁烯和聚甲基丙稀酸酯搅拌均匀，再加入活性膨润土充分搅拌均匀后，向混合物中以260ml/min速度滴加甲醇溶液，边搅拌边升温至90℃，反应2h后，反应物变稠后直至甲醇完全从反应物中排净，由于甲醇的沸点64.7℃，当温度大于65℃时甲醇就会由液态变为气态，从反应体系中不断地逸出，当反应物的温度到90，不在有气泡从膏状物冒出即意味甲醇排净了，然后依次加入柱状石墨、鳞片石墨、锌粉、超细石粉和鳞片铜粉，循环搅拌，即将混合物由反应釜底部抽出，经剪切器剪切后，再由容器上部流入容器内，如此反复，同时进行搅拌3h后即可得到钻具螺纹密封脂。
实施例2
一种改进型钻具螺纹密封脂，是由下列组分制备而成：35-40份基础油(v10或85％质量份数的N4016与15％质量份数的SBS10的混合液)、0.1-1.0份苯并三氮唑、1-3份癸二酸钠、1-5份聚异丁烯、0.1-0.5份聚甲基丙稀酸酯、3-8份活性膨润土粉、0.2-0.8份95％质量份数的甲醇水溶液、10-20份柱状石墨(300目)、10-20份鳞片石墨(300目)、1-10份锌粉(300目)、5-15份超细石粉(2000目)和1-10份鳞片铜粉(300目)。
一种改进型钻具螺纹密封脂的制备方法，具体操作方法如下：
将基础油加热至40℃，然后向基础油中添加苯并三氮唑、癸二酸钠、聚异丁烯和聚甲基丙稀酸酯搅拌均匀，再加入活性膨润土充分搅拌均匀后，向混合物中以260ml/min速度滴加甲醇溶液，边搅拌边升温至90℃，反应2h后，反应物变稠后直至甲醇完全从反应物中排净，由于甲醇的沸点64.7℃，当温度大于65℃时甲醇就会由液态变为气态，从反应体系中不断地逸出，当反应物的温度到90，不在有气泡从膏状物冒出即意味甲醇排净了，然后依次加入柱状石墨、鳞片石墨、锌粉、超细石粉和鳞片铜粉，循环搅拌，即将混合物由反应釜底部抽出，经剪切器剪切后，再由容器上部流入容器内，如此反复，同时进行搅拌3h后即可得到钻具螺纹密封脂。
实施例3
一种改进型钻具螺纹密封脂，是由下列组分制备而成：38.65份基础油、0.5份苯并三氮唑、2份癸二酸钠、3份聚异丁烯、0.35份聚甲基丙稀酸酯、5.5份活性膨润土粉、0.6份95％质量份数的甲醇水溶液、15份柱状石墨(300目)、15份鳞片石墨(300目)、5份锌粉(300目)、10份超细石粉(2000目)和5份鳞片铜粉(300目)。
上述改进型钻具螺纹密封脂的制备方法，具体操作方法如下：
将基础油加热至40℃，然后向基础油中添加苯并三氮唑、癸二酸钠、聚异丁烯和聚甲基丙稀酸酯搅拌均匀，再加入活性膨润土充分搅拌均匀后，向混合物中以260ml/min速度滴加甲醇溶液，边搅拌边升温至90℃，反应2h后，反应物变稠后直至甲醇完全从反应物中排净，由于甲醇的沸点64.7℃，当温度大于65℃时甲醇就会由液态变为气态，从反应体系中不断地逸出，当反应物的温度到90，不在有气泡从膏状物冒出即意味甲醇排净了，然后依次加入柱状石墨、鳞片石墨、锌粉、超细石粉和鳞片铜粉，循环搅拌，即将混合物由反应釜底部抽出，经剪切器剪切后，再由容器上部流入容器内，如此反复，同时进行搅拌3h后即可得到钻具螺纹密封脂。
下面对利用实施例3的原料配比及方法制得的改进型钻具螺纹密封脂的质量指标进行检测，检测依据为SY/5198-1996《中华人民共和国石油天然气行业标准-钻具螺纹脂》，检测结果如下表1：
表1改进型钻具螺纹密封脂质量指标
Figure BDA0002719402960000061
由表1可以看出，利用实施例3的原料及方法制得的钻具螺纹密封脂，其外观为黑色均匀的油膏状，其滴点、分油量、工作锥入度、腐蚀度、水沥滤、蒸发度和涂覆性能均符合SY/5198-1996《中华人民共和国石油天然气行业标准-钻具螺纹脂》。
利用本方法制得的钻具螺纹密封脂，其滴点大于300℃的耐高温性能突出，实践证明，尤其是深井，本产品性能优于其它各类钻具丝扣脂，在大庆钻探集团钻井队使用本产品在深达4000m的钻井中下钻89次，未发生过一次“刺扣”、“粘扣”事故。

Claims (7)

1.一种改进型钻具螺纹密封脂，其特征在于，是由下列组分制备而成：35-40份基础油、0.1-1.0份苯并三氮唑、1-3份癸二酸钠、1-5份聚异丁烯、0.1-0.5份聚甲基丙稀酸酯、3-8份活性膨润土粉、0.2-0.8份甲醇溶液、10-20份柱状石墨、10-20份鳞片石墨、1-10份锌粉、5-15份超细石粉和1-10份鳞片铜粉。
2.根据权利要求1所述的一种改进型钻具螺纹密封脂，其特征在于，是由下列组分制备而成：38.65份基础油、0.5份苯并三氮唑、2份癸二酸钠、3份聚异丁烯、0.35份聚甲基丙稀酸酯、5.5份活性膨润土粉、0.6份甲醇溶液、15份柱状石墨、15份鳞片石墨、5份锌粉、10份超细石粉和5份鳞片铜粉。
3.根据权利要求1所述的一种改进型钻具螺纹密封脂，其特征在于所述的基础油是为石蜡基深度加氢基础油v10或85％质量份数的橡胶增塑剂环烷基矿物油N4016与15％质量份数的-10℃变压器油SBS10的混合液。
4.根据权利要求1所述的一种改进型钻具螺纹密封脂，其特征在于所述的甲醇溶液为95％质量份数的甲醇水溶液。
5.根据权利要求1所述的一种改进型钻具螺纹密封脂，其特征在于所述的柱状石墨、鳞片石墨、锌粉和鳞片铜粉的粒度均为300目，超细石粉的粒度为2000目。
6.制备权利要求1所述的一种改进型钻具螺纹密封脂的方法，具体操作方法如下：
将基础油加热至40℃，然后向基础油中添加苯并三氮唑、癸二酸钠、聚异丁烯和聚甲基丙稀酸酯搅拌均匀，再加入活性膨润土充分搅拌均匀后，向混合物中以260ml/min速度滴加甲醇溶液，边搅拌边升温至90℃，反应2h后，依次加入柱状石墨、鳞片石墨、锌粉、超细石粉和鳞片铜粉，循环、搅拌3h后即可得到钻具螺纹密封脂。
7.根据权利要求6所述的一种改进型钻具螺纹密封脂的制备方法，其特征在于所述的循环为将混合物由容器底部抽出，经剪切器剪切后，再由容器上部流入容器内，如此反复。
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