[发明专利]用于地层操作的包含细长碳纳米颗粒的高温润滑剂

说明书

本文公开的实施方案提供一种高温润滑剂，其包含油溶性润滑基液或水溶性润滑基液；及流动对齐的细长碳纳米颗粒。在一些实施方案中，所述润滑组合物可以选自由石墨烯纳米带、碳纳米管、碳纳米角和其任何组合组成的组。

发明背景

本文所描述的实施方案的方法涉及用于井下切割工具的包含细长碳纳米颗粒的高温润滑剂和其制造方法。

如本文所使用，术语“井下切割工具”的所有形式是指可以被操作来通过钻孔在地下形成井眼以例如达到期望地层的任何种类的井下工具。井下切割工具的实例包括但不限于牙轮钻头、聚晶金刚石复合片钻头、刮刀钻头、孕镶钻头、具有切割元件的铰刀等。井下切割工具包括切割元件，其通过释放土料例如通过剪切或压碎切割元件所接触的相邻地层材料来帮助切割工具穿透地面。相关的钻井技术例如钻井液向下穿过钻柱并且向上穿过在钻柱和井眼之间形成的环面的循环被用于从井眼连续移除地层材料和其它碎屑。井下切割工具的钻速是钻井效率的一个量度。如本文所使用，术语“钻速”(“ROP”)是指可以在地下钻孔的速率。ROP可以表示为在钻井时随时间形成的井眼的深度，例如英尺/小时。

井下切割工具由于某些组件例如轴承、轴承组合件、轴承表面、密封件和其它支撑结构(在本文中统称为“支撑结构”)上的磨损而必须定期进行更换。更换磨损部件通常需要耗时的步骤，例如停止钻井操作、从井眼移出(即“起出”)钻井组合件、更换支撑结构或整个井下切割工具以及将钻井组合件放回井眼中以继续钻井。与这种更换相关的停机时间的代价是高昂的。因为润滑减少运动部件之间的摩擦和相关磨损，所以润滑剂经常被用来润滑井下切割工具中的支撑结构。润滑因此延长井下切割工具的寿命且因此延长任何所需更换之间的时间。

附图简述

以下图示被包括来说明本文所描述的示例性实施方案的某些方面且不应该被视为排他性实施方案。如受益于本公开的本领域技术人员将想到，公开的主题能够在形式及功能上具有大量修改、改动、组合和等效物。

图1提供牙轮钻头的图解。

图2说明适于钻出穿透地层的井眼的系统。

图3提供包含本文所描述的至少一个实施方案的高温润滑剂的牙轮钻头的一部分的截面图。

图4提供在本文所描述的至少一个实施方案的高温润滑剂中的官能化对齐细长碳纳米颗粒的视图。

具体实施方式

本文所描述的实施方案的方法涉及用于井下切割工具的包含细长碳纳米颗粒的高温润滑剂和其制造方法。

虽然本文公开的实施方案专注于提供用于地层钻井切割工具的包含细长碳纳米颗粒的高温润滑剂(在文中又简称为“润滑剂”)，但是所述润滑剂可以有效地用于可以受益于润滑液的任何其它地层处理设备或操作。这些处理操作可以包括用于操作的设备，这些操作包括但不限于井漏操作、增产操作、防砂操作、完井操作、酸化操作、阻垢操作、阻水操作、粘土稳定剂操作、压裂操作、压裂充填操作、砾石充填操作、井眼加强操作、流挂控制操作和其任何组合。

此外，如本文的一些实施方案中所描述的包含细长碳纳米颗粒的润滑剂可以用于任何可以受益于润滑液的非地层操作。这些操作可以在任何工业中进行，包括但不限于石油天然气、采矿、化学、制浆造纸、纸张加工、航空航天、医疗、汽车等工业。

下文提供根据本公开的一个或多个说明性实施方案。为了简明起见，本申请中并未描述或示出实际实施方式的所有特征。应当理解，在合并有本文公开的实施方案的实际实施方案的开发中，必须作出许多针对实施细节的决定以实现开发者的目标，例如符合制度相关、商业相关、政府相关和其它的限制，这些限制随实施方式和时间的不同而变化。虽然开发者的努力可能是复杂和耗时的，然而这些努力对于受益于本公开的本领域一般技术人员来说将会是常规任务。