[发明专利]润滑剂和其制备方法及水基钻井液

说明书

本发明涉及石油天然气勘探及钻采领域，具体涉及一种润滑剂和其制备方法及水基钻井液。本发明公布了一种润滑剂，其特征在于，其组成包括：植物白土油和可膨胀石墨，植物白土油与可膨胀石墨的重量比为6‑20：1。获得的钻井液用润滑剂原材料环保、来源广泛、性价比高，生产工艺简单，同时具有抗高温、抗磨减磨效果好、无荧光干扰的优点。

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探及钻采领域，具体涉及一种润滑剂和其制备方法及水基钻井液。

背景技术

近年来，定向井、水平井、大位移井施工作业不断增多，水平段长也逐渐增大，高摩阻扭矩问题日益突出，容易造成钻具磨损、卡钻及延误钻井周期等复杂问题，给安全高效钻井带来了较大的技术挑战。此外，深井、超深井钻井过程中对钻井液的抗高温性能提出了较高的要求，且同样存在高摩阻扭矩问题。因此，如何有效解决钻井过程中的高摩阻扭矩难题已成为钻井技术研究的重中之重。

钻井过程中摩阻扭矩的影响因素较多，但主要取决于钻具和井壁之间的接触面积和接触方式。因此，降摩减阻主要包括两条途径，一是尽可能减小钻井过程中钻具与井壁之间的接触面积，二是通过加入合适的钻井液润滑剂以改善钻井液的润滑性能。但实际钻井过程中，在井身结构设计及钻井工艺技术已确定的情况下，减小钻具与井壁的接触面积较难实现，因此通过添加钻井液用润滑剂来改善钻井液润滑性已成为解决高摩阻扭矩难题的关键技术途径。

国内外常用的钻井液用润滑剂按相态可分为固体类和液体类。固体类润滑剂主要包括塑料小球、玻璃微珠、石墨及炭球等。其主要作用机理是将钻柱与井壁或金属与金属之间的干摩擦转变为滑动摩擦或滚动摩擦，从而起到降摩减阻的效果。但仍存在粒度难以调控而易被筛除、抗挤压破坏能力差而易失效及存在漂浮扬尘而危害施工人员健康等不足，从而限制了大规模推广应用。目前，固体润滑剂主要朝着纳米类润滑剂方向发展：国外最新引入了纳米ZnO、纳米碳黑、纳米SiO₂等材料制备纳米润滑剂，如Scomi公司的石墨烯类纳米润滑剂、PLC公司的硼基纳米润滑剂等；国内主要开展了纳米乳液和乳化石蜡类润滑剂的室内研究，如NMR、纳米碳球耐温润滑剂及SD-NR纳米润滑剂等。但该类润滑剂原材料成本较高，制备工艺复杂，且目前尚处于室内研究阶段，无法满足特殊井钻井需求。

液体类润滑剂主要经历了沥青类润滑剂、矿物油基润滑剂、植物油基润滑剂、聚合醇润滑剂及合成酯润滑剂等几个阶段。其主要作用机理是通过在钻具、井壁、钻屑表面形成吸附或反应油膜，将接触面间的固-固摩擦转变为油膜之间或非极性端之间的滑动摩擦，从而大幅降低钻井摩阻扭矩。随着环保法规要求的日益严格，沥青类、矿物油类等常规钻井液润滑剂的使用逐渐受限。目前国内外已初步开展了环保型液体润滑剂的相关研究工作：如国外已开发出DFL缔合型润滑剂、Hydra Speed ROP非烃类润滑剂等，并在现场取得了良好的试验效果；国内多基于植物油、白油、合成酯等研制了一系列的润滑剂，如LUBE、SMJH-1等极压润滑剂。但该类润滑剂的抗高温效果不理想，普遍不超过150℃，且钻井过程中需要不断补充钻井液润滑剂以维护较好的钻井液润滑性能，润滑剂消耗量大，应用成本高。

因此，对于高摩阻扭矩、高温等复杂钻井条件，国内现有钻井液用润滑剂普遍存在润滑持效性差、抗高温效果不理想及消耗量大等问题。同时，由于油气钻井综合成本中钻井液成本占据了较大的比例(约15-20％)，在当前油气行业不景气的大形势下，应以降本增效为基本原则。因此，迫切需要研制一种抗高温、耐磨、持效性好，且环保的钻井液用润滑剂，以满足当下定向井、水平井、大位移井及深井超深井钻井需求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的定向井、水平井、大位移井及深井超深井钻井过程中存在的高摩阻扭矩技术问题，提供一种钻井液用润滑剂和其制备方法及水基钻井液。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种润滑剂，其组成包括：植物白土油和可膨胀石墨，植物白土油与可膨胀石墨的重量比为6-20：1。

本发明第二方面提供了上述钻井液用润滑剂的制备方法，制备步骤如下：