[发明专利]钻井用两相混合减阻剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钻井用两相混合减阻剂及其制备方法，包括以下方法：(1)以植物油或矿物油为原料，加入极压剂，制备油溶性极压润滑剂；(2)以石墨为原料，加入表面活性剂，经过高温热振荡，制备油溶性高弹石墨固体润滑剂；(3)将油溶性极压润滑剂和油溶性高弹石墨固体润滑剂混合后，添加分散剂进行搅拌混合，得到两相混合减阻剂。本发明减阻剂具有固液混合的两相润滑剂，可同时提供高低负载条件下的双重润滑效果，起到复合协同的润滑作用，在降低水平井管柱摩阻方面优异性能、特别适用于超过3500m的长水平段的钻井施工。

技术领域

本发明涉及一种石油钻井行业钻井液技术领域，具体的说是一种用于超长水平段施工的钻井用两相混合减阻剂及其制备方法。

背景技术

随着页岩气滚动开发，页岩气钻井朝着井深更深、水平段更长的方向发展。目前国内页岩气水平井最长水平段已超3500m，给钻井技术带来了极大的挑战。降低钻具扭矩、减少钻具运移摩阻、缩小定向施工难度、避免卡钻已成为亟待解决的问题。

当前水平段段长3000m以内的页岩气水平井施工通常采用油包水钻井液钻井，利用柴油或白油自身特有的高润滑性能，尚能保障施工任务的顺利完成。当水平段超过3000m以后，随着钻井进尺的增加，施工扭矩、摩阻持续升高，超出钻具额定扭矩设定值，出现蹩卡、提放困难等复杂情况。而单一依靠油基钻井液自身润滑性能，已不足以保障钻井施工安全，往往出现被迫提前完钻，甚至套管下不到位的情况。

当前市场上钻井液润滑剂大多为水溶性钻井液润滑剂，油溶性钻井液用润滑剂产品极少，同类型固液两相混合型产品市场空缺，而且大多数润滑剂抗温、抗盐能力较弱，润滑系数影响明显，为保证超长水平段页岩气井钻井施工安全顺利，研发一种油溶性高性能两相混合减阻剂势在必行。

现有石墨已有报导用于制备油溶性的润滑剂，如专利号201911313129.7公开了一种油溶性改性石墨及其制备方法，包含按重量份计算的如下组分：1-5份热还原石墨、2-10份表面活性剂、5-10份引发剂、75-92份去离子水。本发明的油溶性改性石墨通过对热还原石墨的中部缺陷进行有机化修饰，通过在去离子水中，将石墨与表面活性剂形成乳液胶束，在60-80℃条件下通过引发剂分解为自由基进入乳液胶束中，然后进攻热还原石墨中部缺陷发生有机化改性反应，反应结束后再利用无水乙醇对乳液进行破乳，得到有机改性石墨，本发明提出的油溶性改性石墨制备过程简单、成本低廉，易于大规模工业化生产。

但由于用于超长水平段施工的钻井液润滑剂不同于普通应用环境的润滑剂，其应用于井下水平段，因水井井下管柱与井壁接触点多，且部分井段井斜变化率大，管柱在下钻和钻进过程中，部分点多为高负载摩擦条件，特别是当管柱下放时刚与某段摩擦界面接触，并随着上部钻具不断下压，接触面的分量负载逐步加强，摩擦阻力逐步增大，形成高负载摩擦，同时，钻井过程中井眼轨迹可能并不理想，形成多个高全角变化井段，上述的高负载摩擦界面不断增多的现象，最终导致管柱下入困难，当摩擦阻力等于垂直井段钻具重力时，管柱再无法下入，延伸能力达到极限。常规润滑剂主要分为固体润滑剂类和液体润滑剂类，固体润滑剂多为滑动润滑和滚动润滑的方式对管柱进行润滑，可在负载压力较小，且管柱与井壁之间尚有空隙的环境下起到润滑作用，但由于固体润滑剂颗粒较大，无法在高负载的极压条件下起到作用；液体润滑剂多以成膜润滑的效果在摩擦界面形成润滑油膜，当油膜强度够大时，可在高负载的极压条件下起到润滑作用，但随着水平段长度增加，其作用效果逐渐减弱。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种具有固液混合的两相润滑剂，可同时提供高低负载条件下的双重润滑效果，起到复合协同的润滑作用，在降低水平井管柱摩阻方面优异性能、特别适用于超过3500m的长水平段的钻井用两相混合减阻剂。

本发明的另一目的是提供上述两相混合减阻剂的制备方法。

本发明钻井用两相混合减阻剂的制备方法，包括以下方法：

(1)以植物油或矿物油为原料，加入金属基团，制备油溶性极压润滑剂；