[发明专利]一种固体润滑剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种固体润滑剂及其制备方法与应用，该固体润滑剂按重量份数计，由以下原料混合而成：二季戊四醇18~24份，聚丁二醇28~32份，SG100 38~48份，硫脲6~12份。制备时将聚丁二醇、SG100加入到混合容器中，加热至70‑90℃，二者熔化为液体后，温度保持在70‑90℃，在搅拌条件下，缓慢加入二季戊四醇和硫脲，搅拌1.5~2小时，使其充分混合反应，反应结束后冷却至室温，即可得到固体润滑剂。该润滑剂为固体形态，方便存储和运输，润滑性能良好，降低摩阻效果显著，能有效提升钻井液润滑性能，且荧光级别低，不影响地质录井，无毒无害，环境友好。制备方法简单，条件温和，制备成本低。

技术领域

本发明涉及油气田钻井液材料技术领域，具体涉及一种固体润滑剂及其在油气田钻井液中的应用。

背景技术

钻井液用润滑剂是钻井液的主要处理剂之一，主要用于降低钻具与管材之间，钻具与井壁之间的摩擦阻力，从而有效避免卡钻等钻井事故的发生，提高钻井效率。近年来随着深井、超深井、定向井及大位移井等复杂井的出现，钻井的高摩阻、高扭矩以及高温条件对钻井液用润滑剂提出了更高的要求。同时随着环保要求的严格，开发一种高效、绿色、安全的钻井液用润滑剂很有必要。

目前常用的钻井液用润滑剂主要有两类，即液体类和固体类。液体类润滑剂分为矿物油润滑剂与生物油润滑剂。矿物油润滑剂主要组分为柴油、石蜡油和基础润滑油等，这类润滑剂虽然能在一定程度上降低摩擦阻力，但会带来环境污染问题，同时影响地质录井；生物油润滑剂主要指动植物油类，同样会影响地质录井，为勘探井的找油找气带来不利影响。除上述问题外，液体类润滑剂抗温性能也不好，遇高温时容易失效，并且液体润滑剂还存在运输储存不便、易燃等安全问题。固体类润滑剂主要指塑料小球、玻璃小球以及石墨粉等惰性固体颗粒。塑料小球、玻璃小球这类润滑材料由于受固体尺寸的限制，在钻井过程中容易被固控设备除去，而且在钻杆的挤压或震荡下，小球颗粒容易被挤压变形，甚至破碎失去润滑性能。并且塑料小球与玻璃小球进入环境中长期不能降解，对环境造成长久污染，石墨粉在使用过程中还可能带来粉尘污染等。

因此，开发一种润滑性能良好、抗温性能好、对环境无污染，不影响地质录井的固体润滑剂有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种固体润滑剂，润滑性能更好，可有效降低摩擦阻力，提高钻井效率，且荧光级别低，不影响地质录井，无生物毒性。

本发明技术方案详述如下：

第一方面，本发明提供了一种固体润滑剂，按重量份数计，由以下原料混合而成：

二季戊四醇 18~24份，

聚丁二醇 28~32份，

SG100型硬脂酸聚氧乙烯醚 38~48份，

硫脲 6~12份。

组分中二季戊四醇，别名双季戊四醇、二聚季戊四醇、二(聚)季戊四醇、二(五赤藓醇)。常温下为白色结晶状固体。聚丁二醇，又名聚四氢呋喃醚二醇，PTMG，常温下为白色蜡状固体，当温度超过室温时会变成透明液体。SG100型硬脂酸聚氧乙烯醚常温下为乳白色固体，以下简称SG100。硫脲常温下为白色晶体。上述原料中聚丁二醇是丁二醇分子间脱水缩聚反应的产物，属于醚类，二季戊四醇是季戊四醇分子脱水缩聚反应的产物，也是醚类，各原料混合属于物理改性，其中硫脲分子中含有一个碳原子、二聚季戊四醇分子含有10个碳原子、3000型聚丁二醇分子中含有165-166个碳原子、SG100分子中含有201个碳原子，这些大小分子相互间产生协同作用，推测其可能通过分子间力和氢键结合，各个分子再通过极性硫原子、极性氧原子等与钻具金属形成强化学吸附，从而形成极压润滑膜，达到降低摩擦系数的目的。