一種鉆井液用石墨潤(rùn)滑劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鉆井液用石墨潤(rùn)滑劑，包括60~95重量份的石墨和5~30重量份的表面活性劑，該表面活性劑選自十六烷基三甲基溴化銨、油酸、油酸鉀、油酸鈉、石油磺酸鈉、司盤20和司盤80中的一種或多種。本發(fā)明提供的石墨潤(rùn)滑劑還可以包括1~10重量份的消泡劑。該石墨潤(rùn)滑劑成分簡(jiǎn)單，容易制備，成本低廉；能夠大幅度降低鉆井液的潤(rùn)滑系數(shù)，不影響鉆井液的性能，尤其適用于水平井、大斜度井和大位移井的鉆進(jìn)以及下套管施工。
【專利說明】一種鉆井液用石墨潤(rùn)滑劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鉆井液用潤(rùn)滑劑領(lǐng)域，具體涉及一種鉆井液用石墨潤(rùn)滑劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著水平井、大斜度井及大位移井技術(shù)的不斷發(fā)展，鉆井施工對(duì)鉆井液的潤(rùn)滑性要求越來越高。液體潤(rùn)滑劑和固體潤(rùn)滑劑均能提高鉆井液的潤(rùn)滑性，其中固體潤(rùn)滑材料有塑料小球、玻璃微珠、石墨等。玻璃微珠和塑料小球可在接觸面之間滾動(dòng)以減少摩擦，石墨的片層結(jié)構(gòu)和自潤(rùn)滑性可降低滑動(dòng)摩擦系數(shù)，這些固體潤(rùn)滑材料能夠使鉆桿和套管、鉆桿和井壁的接觸面之間產(chǎn)生物理分離，不但能夠降低摩擦系數(shù)，而且能夠降低金屬的磨損，是近年來發(fā)展較快的一種鉆井液潤(rùn)滑材料。
[0003]中國(guó)專利申請(qǐng)CN200910210201.3公開了一種復(fù)合型植物油潤(rùn)滑劑，該潤(rùn)滑劑由植物油、十二烷基硫酸鈉、司盤80、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纖維素鈉、固體潤(rùn)滑劑組成，其中固體潤(rùn)滑劑是蛇紋石或石墨。該發(fā)明的潤(rùn)滑劑原料價(jià)低易得，反應(yīng)過程簡(jiǎn)單。所制備的潤(rùn)滑劑油溶性好、無毒、熒光級(jí)別低，抑制泥頁(yè)巖水化膨脹，并防止卡鉆事故發(fā)生。
[0004]中國(guó)專利申 請(qǐng)CN201010129810.9公開了一種復(fù)合固體潤(rùn)滑劑，該潤(rùn)滑劑以保險(xiǎn)粉蒸餾副產(chǎn)殘?jiān)鼮橹饕煞郑檬团蛎浭珵樨?fù)載材料，動(dòng)物油或植物油基的表面活性劑為潤(rùn)滑性調(diào)節(jié)劑，并加入降濾失劑、防塌劑和乳化劑。該發(fā)明同時(shí)提高了鉆井液潤(rùn)滑劑的粘附系數(shù)降低率和摩阻系數(shù)降低率，并具有防塌性。價(jià)格低廉，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。
[0005]以上公開的復(fù)合型潤(rùn)滑劑中含有固體石墨，雖然增加了鉆井液的潤(rùn)滑性，但是組成成分種類較多，增加成本，質(zhì)量不容易控制?？偲饋碇v，目前的鉆井液用潤(rùn)滑劑仍然普遍存在一些問題，如潤(rùn)滑性能差，抗壓強(qiáng)度低，不能滿足定向井高側(cè)壓條件的要求；另外，與鉆井液的相容性不好，使鉆井液粘度、切力及濾失量等增大，影響鉆井液性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種能大幅度降低潤(rùn)滑系數(shù)、不影響鉆井液性能的石墨潤(rùn)滑劑。該潤(rùn)滑劑尤其適用于水基鉆井液，有利于降低鉆井液的濾失量，使鉆井液在井壁上形成薄而韌的泥餅，用于水平井、大斜度井和大位移井的鉆進(jìn)以及下套管施工。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種鉆井液用石墨潤(rùn)滑劑，包括60-95重量份的石墨和5~30重量份的表面活性劑，該表面活性劑選自十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、油酸、油酸鉀、油酸鈉、石油磺酸鈉、司盤20和司盤80中的一種或多種。優(yōu)選地，該潤(rùn)滑劑包括70-90重量份的石墨和10-20重量份的表面活性劑。
[0008]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，上述潤(rùn)滑劑還包括f 10重量份、優(yōu)選21重量份的消泡劑。該消泡劑優(yōu)選為甲基硅油、聚醚、白油中的一種或多種。
[0009]在本發(fā)明中，所使用的石墨可以是普通石墨、改性石墨和石墨烯中的一種或多種。普通石墨可由原礦經(jīng)多段磨礦、多段選別工藝浮選出而獲得，通常得到鱗片狀的石墨。改性石墨以普通石墨為原料進(jìn)行深加工，例如加工成為氧化石墨、可膨脹石墨和膨脹石墨中的一種或多種。其中可膨脹石墨是指經(jīng)加熱或在特定應(yīng)用條件下可以發(fā)生膨脹的石墨。
[0010]本發(fā)明還提供了一種制備如上所述的石墨潤(rùn)滑劑的方法，包括:步驟a):將表面活性劑或表面活性劑和消泡劑溶解于乙醇-水溶液中；步驟b):在攪拌下，將石墨與步驟a)得到的溶液充分混合；步驟c):將步驟b)得到的漿體進(jìn)行干燥，例如烘干或自然風(fēng)干，得到所述潤(rùn)滑劑；其中，表面活性劑、消泡劑和石墨的重量份如上所述。
[0011]在本發(fā)明的方法中，優(yōu)選乙醇-水溶液中乙醇對(duì)水的體積比為1:3至3:1，用量為10^40重量份。還優(yōu)選70重量％以上的石墨通過100目篩孔。
[0012]本發(fā)明提供的鉆井液用石墨潤(rùn)滑劑成分簡(jiǎn)單，容易制備，成本低廉。該潤(rùn)滑劑能夠大幅度降低鉆井液的潤(rùn)滑系數(shù)，不影響鉆井液的性能，能夠使鉆井液在井壁形成薄而韌的泥餅，尤其適用于水平井、大斜度井和大位移井的鉆進(jìn)以及下套管施工。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的范圍并不僅限于這些實(shí)施例。
[0014]在下列實(shí)施例中，極壓潤(rùn)滑系數(shù)按照Q/SHCG4-2011水基鉆井液用潤(rùn)滑劑技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量；所用設(shè)備為美國(guó)Fann212極壓潤(rùn)滑儀。
[0015]潤(rùn)滑系數(shù)降低率按下式計(jì)算:
【權(quán)利要求】
1.一種鉆井液用石墨潤(rùn)滑劑，包括60-95重量份的石墨和5~30重量份的表面活性劑，所述表面活性劑選自十六烷基三甲基溴化銨、油酸、油酸鉀、油酸鈉、石油磺酸鈉、司盤20和司盤80中的一種或多種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潤(rùn)滑劑，其特征在于，所述潤(rùn)滑劑包括70、0重量份的石墨和10-20重量份的表面活性劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的潤(rùn)滑劑，其特征在于，所述潤(rùn)滑劑還包括f10重量份的消泡劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的潤(rùn)滑劑，其特征在于，所述消泡劑為21重量份。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的潤(rùn)滑劑，其特征在于，所述消泡劑為甲基硅油、聚醚、白油中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的潤(rùn)滑劑，其特征在于，所述石墨為普通石墨、改性石墨和石墨烯中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的潤(rùn)滑劑，其特征在于，所述改性石墨為氧化石墨、可膨脹石墨和膨脹石墨中的一種或多種。
8.一種制備如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的潤(rùn)滑劑的方法，包括: 步驟a):將表面活性劑或表面活性劑和消泡劑溶解于乙醇-水溶液中； 步驟b):在攪拌下 ，將石墨與步驟a)得到的溶液充分混合； 步驟c):將步驟b)得到的漿體進(jìn)行干燥，得到所述潤(rùn)滑劑； 其中，表面活性劑、消泡劑和石墨的重量份如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述乙醇-水溶液中乙醇對(duì)水的體積比為1:3至3:1，用量為10-40重量份。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，70重量％以上的石墨通過100目篩孔。
【文檔編號(hào)】C09K8/03GK103980866SQ201310050766
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2013年2月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月8日
【發(fā)明者】王琳, 董曉強(qiáng), 薛玉志, 楊小華, 任立偉, 李勝, 錢曉琳 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院