專利名稱：套管鉆井專用螺紋脂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油鉆井管柱上使用的密封螺紋脂，特別涉及套管鉆井專用的連接套管的螺紋脂，及其制備的方法。
背景技術(shù)：
套管鉆井作為一種十分新穎并富有創(chuàng)造性的新技術(shù)，已經(jīng)引起國內(nèi)外石油鉆井業(yè)的高度重視。套管鉆井改變了常規(guī)鉆井作業(yè)方式，即套管柱下端連接鉆頭，帶動套管柱和鉆頭旋轉(zhuǎn)，將井下破巖鉆進與下套管作業(yè)同步完成。套管鉆井具有鉆井、完井一體化的技術(shù)特征，具有降低鉆井工程費用，又可減少井下復(fù)雜情況和鉆井事故發(fā)生。大量的套管鉆井實踐表明，套管鉆井可節(jié)省成本10-15％，特別是陸地鉆井，可節(jié)省成本30-50％。因此，套管鉆井作為一項新技術(shù)對石油工業(yè)的發(fā)展具有重大影響，特別是淺層低滲透性油氣藏，如我國大慶、遼河、吉林、長慶等油田，利用套管鉆井技術(shù)優(yōu)勢很大，前景十分可觀。
目前，套管鉆井除了需要相應(yīng)的設(shè)備和工具外，還涉及許多關(guān)鍵技術(shù)，如套管螺紋連接強度、抗粘扣性能等。鉆井過程中套管柱需要承受拉、壓、彎、扭四種復(fù)合載荷，要求套管鉆井使用的套管除了絲扣本身必須是特殊扣外，還必須使用抗高扭矩、抗粘扣性能的特殊螺紋脂，才能滿足鉆井過程中以及完鉆后套管柱的密封性等要求。實踐表明，套管螺紋連接部位的性能是制約套管鉆井能否順利進行的關(guān)鍵技術(shù)之一，作為提高套管螺紋連接性能的關(guān)鍵材料——螺紋脂，在套管鉆井中顯得尤為重要。
套管鉆井技術(shù)，是利用套管柱將扭矩傳送到井底，進行破巖鉆井，套管柱的螺紋連接部位要能承受并傳遞很高的扭矩，要求鉆井套管采用特殊螺紋，還要使用高扭矩螺紋脂；另一方面，套管鉆井施工中涉及地質(zhì)、工藝、設(shè)備等多方面因素的影響，難免會遇到一些復(fù)雜情況，有時被迫將鉆井套管柱從井中起出。這樣套管柱在承受長時間鉆井動載荷，特別是承受扭矩載荷過程后，要進行上、卸扣作業(yè)。這對套管螺紋脂提出了更高的要求，不但要具備輔助密封作用，更要具備在高扭矩情況下的抗粘扣性能。目前國內(nèi)套管鉆井所采用的套管螺紋脂，有普通套管密封脂，也有常規(guī)鉆井用螺紋脂。不能滿足上述的套管鉆井特殊要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種套管鉆井專用螺紋脂，既不同于普通油套管螺紋脂，又不同于常規(guī)鉆具用螺紋脂的套管鉆井專用螺紋脂。是一種滿足套管鉆井的技術(shù)要求的專用螺紋脂。該發(fā)明主要解決套管鉆井套管柱承受拉、壓、彎、扭、振動等復(fù)雜載荷的影響而容易使套管螺紋發(fā)生粘扣現(xiàn)象，而開發(fā)套管鉆井專用螺紋脂。要求該螺紋脂在套管鉆井過程中具有良好的抗扭矩特性，完鉆后又具有良好的密封特性。因此，可以說它應(yīng)當具備鉆具螺紋脂抗載荷的性能，又兼?zhèn)涮坠苈菁y脂的密封性能。
本發(fā)明的另一個目的是提供套管鉆井專用螺紋脂的制備方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明套管鉆井專用螺紋脂各組分的重量百分比為二硫化鉬復(fù)合鋰基脂，10-50％；可膨脹石墨，10-30％；銅粉，1-10％；鋅粉，5-30％；鉛粉，5-40％；磺酸鎂，0.1-5％；脫水山梨醇酐單油酸脂，0.1-8％；二甲基硅油，0.1-5％；氣相二氧化硅，1-15％；聚四佛乙烯0-12％。
二硫化鉬復(fù)合鋰基脂，市場有銷售?？膳蛎浭且环N將鱗片石墨經(jīng)過加熱1100°-1200℃膨脹后壓縮成棒狀，然后再切削加工成蠕蟲狀，即直徑為0.5-1mm，長度為1-3mm的固體潤滑劑。銅粉粒度在200目；鋅粉粒度在325目；鉛粉粒度在200目。氣相二氧化硅起稠化穩(wěn)定劑作用，市場有銷售。防腐填加劑包括磺酸鎂、脫水山梨醇酐單油酸脂，消泡劑為二甲基硅油。
制備方法首先，制備可膨脹石墨?？膳蛎浭苽浞椒ㄊ菍Ⅶ[片石墨經(jīng)過加熱1100°-1200℃膨脹后壓縮成棒狀的固體潤滑密封劑，再切削加工成蠕蟲狀，即直徑為0.5-1mm，長度為1-3mm的固體潤滑密封劑，得到所需的可膨脹石墨。然后，在一個可以調(diào)速攪拌反應(yīng)釜中加入上述配方中要加入的二硫化鉬復(fù)合鋰基脂，開始低速攪拌，常溫攪拌時間20-40分鐘，分批按配方比例加入各組分。邊加入邊攪拌。攪拌均勻后，用膠體磨或三輥研磨機或均質(zhì)化機將其再次磨均勻即可得到本發(fā)明的螺紋脂。
套管鉆井專用螺紋脂與常規(guī)鉆井螺紋脂的差異如下表所示。

本發(fā)明提供的套管鉆井專用螺紋脂具是一種黑色膏狀物，直接涂敷到鉆井用套管的內(nèi)螺紋或外螺紋上，然后按照一定的扭矩進行上扣即可。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明所提供的特種石墨具有潤滑、密封兩大功能，石墨本身具有非常好的潤滑性，在用作密封材料時石墨常被做成石墨板材、石墨繩等，而作為填加劑的石墨主要利用它的潤滑性。本發(fā)明利用可膨脹石墨所具有的良好的密封特性，在套管鉆井專用螺紋脂中加入蠕蟲狀(直徑0.5-1mm，長度1-3mm)可膨脹石墨，該種石墨材料具有良好的回彈性，一般回彈率在20％左右，因此其具有良好的密封特性和潤滑特性。目前未見國內(nèi)利用可膨脹石墨作為密封填料的相關(guān)報道。這種特制石墨是將鱗片石墨經(jīng)過加熱膨脹后壓縮成棒狀，然后再切削加工成蠕蟲狀而成的添加劑，這種特種石墨的加入具有潤滑、密封的雙重功效。
本發(fā)明所提供的螺紋脂是在API螺紋脂的基礎(chǔ)上研究開發(fā)的，除了滿足API標準所有的性能外，在的潤滑、密封性能方面優(yōu)于API螺紋脂，并且該螺紋脂的流變性、抗溫性能非常好，不管在炎熱的夏季或在寒冷的冬季、具有易涂敷、使用方便。
本發(fā)明所提供的螺紋脂因原料成本低廉，制備工藝簡單，使用方便，因此，綜合成本低，可以滿足鉆井的低成本要求。
具體實施例方式
實施例13#二硫化鉬復(fù)合鋰基脂36％，可膨脹石墨18％，325目鋅粉12％，200目銅粉3％，200目鉛粉23％，磺酸鎂2％，脫水山梨醇酐單油酸脂1％，氣相二氧化硅3％，二甲基硅油2％。
技術(shù)指標根據(jù)行業(yè)標準SY5199進行性能檢測，結(jié)果如表2所示。
表1 實施例1性能檢測結(jié)果表


本配方經(jīng)現(xiàn)場85口井試用，能滿足2000米以內(nèi)的套管鉆井的需要，對Φ139.7×9.17P110鋼級套管來說，其抗扭矩達到20000牛米以上；密封性能良好?？垢邷?35℃。
實施例23#二硫化鉬復(fù)合鋰基脂36％，可膨脹石墨29％，325目鋅粉12％，200目銅粉3％，200目鉛粉5％，聚四佛乙烯7％，磺酸鎂2％，脫水山梨醇酐單油酸脂1％，氣相二氧化硅3％，二甲基硅油2％。
技術(shù)指標根據(jù)行業(yè)標準SY5199進行性能檢測，結(jié)果如表3所示。
表2 實施例2性能檢測結(jié)果表


本配方屬于無鉛螺紋脂，對環(huán)境無污染。
本配方經(jīng)現(xiàn)場34口井試用，能滿足1000米以內(nèi)的套管鉆井的需要，對Φ139.7×7.72P110鋼級套管來說，其抗扭矩達到15000牛米以上；密封性能良好。抗高溫120℃。
權(quán)利要求
1.一種套管鉆井專用螺紋脂，其特征在于各組分的重量百分比為二硫化鉬復(fù)合鋰基脂，10-50％；可膨脹石墨，10-30％；銅粉，1-10％；鋅粉，5-30％；鉛粉，0-40％；磺酸鎂，0.1-5％；脫水山梨醇酐單油酸脂，0.1-8％；二甲基硅油，0.1-5％；聚四佛乙烯0-12％；氣相二氧化硅，1-15％。
2.如權(quán)利要求1所述的套管鉆井專用螺紋脂，其特征在于銅粉粒度在200目；鋅粉粒度在325目；鉛粉粒度在200目。
3.如權(quán)利要求1或2所述的套管鉆井專用螺紋脂，其特征在于二硫化鉬復(fù)合鋰基脂為3#二硫化鉬復(fù)合鋰基脂。
4.如權(quán)利要求1或2所述的套管鉆井專用螺紋脂，其特征在于各組分的重量百分比為3#二硫化鉬復(fù)合鋰基脂36％，可膨脹石墨18％，325目鋅粉12％，200目銅粉3％，200目鉛粉23％，磺酸鎂2％，脫水山梨醇酐單油酸脂1％，氣相二氧化硅3％，二甲基硅油2％。
5.一種套管鉆井專用螺紋脂的加工方法，其特征在于首先，制備可膨脹石墨；可膨脹石墨制備方法是將鱗片石墨經(jīng)過加熱1100°-1200℃膨脹后壓縮成棒狀的固體潤滑密封劑，然后再切削加工成蠕蟲狀，即直徑0.5-1mm，長度1-3mm的固體潤滑劑；然后，在一個可以調(diào)速攪拌反應(yīng)釜中加入上述配方中要加入的二硫化鉬復(fù)合鋰基脂，開始低速攪拌，常溫攪拌時間20-40分鐘，分批按配方比例加入各組分；邊加入邊攪拌，攪拌均勻后，用膠體磨或三輥研磨機或均質(zhì)化機將其再次磨均勻即可得到本發(fā)明的螺紋脂。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種套管鉆井專用螺紋脂，各組分的重量百分比為二硫化鉬復(fù)合鋰基脂，10－50％；可膨脹石墨，10－30％；銅粉，1－10％；鋅粉，5－30％；鉛粉，0－40％；磺酸鎂，0.1－5％；脫水山梨醇酐單油酸脂(SP－80)，0.1－8％；二甲基硅油，0.1－5％；聚四氟乙烯，0－12％；氣相二氧化硅，1－15％。該螺紋脂是稠化礦物油作為載體，加入固體物、填加劑、膨脹石墨密封材料，經(jīng)均質(zhì)化而成。具有良好的潤滑、密封、防銹性能，更為重要的是，這種螺紋脂添加膨脹石墨密封材料，提高了潤滑、密封性能，能夠滿足套管鉆井的要求。
文檔編號C09K8/00GK1804014SQ20051012780
公開日2006年7月19日 申請日期2005年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月6日
發(fā)明者王耀光, 宋生印, 劉養(yǎng)勤 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油天然氣集團公司管材研究所