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一种钻井液用石墨烯润滑剂

阅读：687发布：2021-02-22

IPRDB可以提供一种钻井液用石墨烯润滑剂专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种钻井液用石墨烯润滑剂，包括以下重量份组分：3?50重量份石墨烯，20?60重量份超微石墨，10?45重量份表面活性剂。本发明一种钻井液用石墨烯润滑剂，通过加入石墨烯，石墨烯与超微石墨协同作用不仅能有效提升钻井液的流变性，而且，石墨烯在钻井液中能形成很强的网状结构，网状结构吸附井壁有效降低滤失量，有利于井壁稳定；网状结构吸附在钻头和钻具上减少磨损，增长钻头和钻具使用寿命；石墨烯网状结构的强度高，提升了钻井液携带、悬浮钻屑的能力，从而达到更好清洁井底的目的；本发明所述润滑剂由于添加了上石墨烯，在钻井过程中形成纳米级薄膜，避免地层受到污染，提高了润滑剂的环保性能。，下面是一种钻井液用石墨烯润滑剂专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种钻井液用石墨烯润滑剂，其特征在于，包括以下重量份组分：3-50重量份石墨烯，20-60重量份超微石墨，10-45重量份表面活性剂。

2.一种钻井液用石墨烯润滑剂，其特征在于，由以下重量份组分组成：3-50重量份石墨烯，20-60重量份超微石墨，10-45重量份表面活性剂。

3.根据权利要求1或2所述的一种钻井液用石墨烯润滑剂，其特征在于，所述石墨烯为石墨烯粉剂。

4.根据权利要求1或2所述的一种钻井液用石墨烯润滑剂，其特征在于，所述石墨烯是通过还原氧化石墨制成。

5.根据权利要求1或2所述的一种钻井液用石墨烯润滑剂，其特征在于，所述超微石墨为普通超微石墨或改性超微石墨。

6.根据权利要求5所述的一种钻井液用石墨烯润滑剂，其特征在于，所述改性超微石墨为氧化超微石墨、可膨胀超微石墨和膨胀超微石墨中的一种或多种。

7.根据权利要求1或2所述的一种钻井液用石墨烯润滑剂，其特征在于，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、油酸、油酸钾、油酸钠、石油磺酸钠、司盘20、司盘80中、盐酸盐、乙酸盐、烷基硫酸盐和烷基磷酸盐的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种钻井液用石墨烯润滑剂，其特征在于，还包括8-15重量份消泡剂。

9.根据权利要求8所述的一种钻井液用石墨烯润滑剂，其特征在于，所述消泡剂为甲基硅油、聚醚、白油中的一种或多种。

说明书全文

一种钻井液用石墨烯润滑剂

技术领域

[0001] 本发明涉及一种钻井液用润滑剂，具体涉及一种钻井液用石墨烯润滑剂。

背景技术

[0002] 随着水平井、大斜度井及大位移井技术的不断发展，钻井施工对钻井液的润滑性要求越来越高。液体润滑剂和固体润滑剂均能提高钻井液的润滑性，其中固体润滑材料有塑料小球、玻璃微珠、石墨等。玻璃微珠和塑料小球可在接触面之间滚动以减少摩擦，石墨的片层结构和自润滑性可以更好的降低滑动摩擦系数，这些固体润滑材料能够使钻杆和套管、钻杆和井壁的接触面之间产生物理分离，不但能够降低摩擦系数，而且能够降低金属的磨损，是近年来发展较快的一种钻井液润滑材料。

[0003] 中国专利申请CN200910210201.3公开了一种复合型植物油润滑剂，该润滑剂由植物油、十二烷基硫酸钠，司盘80、聚乙烯吡咯烷酮、捘甲基纤维素钠、固体润滑剂组成，其中固体润滑剂是蛇纹石或石墨。该发明的润滑剂原料价易得反应过程简单，所制备润滑剂油溶性好，无毒，荧光剂级别低，抑制泥页岩水化膨胀，并防止卡钻事故发生。

[0004] 中国专利申请CN201010129810.9公开了一种复合固体润滑材料，该润滑剂以保险粉蒸馏副产残渣为主要成分，用是磨合膨胀石墨为负载材料，动物油或植物油基的表面活性剂为润滑性调节剂，并加入降滤失剂、防塌剂和乳化剂。该发明同时提高了钻井液润滑剂的粘附系数降低率和摩阻系数降低率，并具有防塌性。价格低廉，生产工艺简单。

[0005] 中国专利申请CN 201310050766.6 公开了一种钻井液用石墨润滑剂及其制备方法，该润滑剂主要包括石墨和表面活性剂，该润滑剂能够降低钻井液的润滑系数，并且对钻井液的密度、粘度、滤失量等影响较小。

[0006] 以上公开的专利中，均能够增加钻井液的润滑性，但是前两者组成成分种类较多，增加成本，质量不容易控制；后一者专利虽然组分少，但是不能降低滤失量且钻井液中网状结构的强度低。

发明内容

[0007] 本发明目的在于提供一种组分少、润滑性好、降低钻井液滤失量、提高钻井液网状结构强度的钻井液用石墨烯润滑剂，解决现有润滑剂成本高、井底不易清洁的问题。

[0008] 本发明通过下述技术方案实现：一种钻井液用石墨烯润滑剂，包括以下重量份组分：3-50重量份石墨烯，20-60重量份超微石墨，10-45重量份表面活性剂。

[0009] 一种钻井液用石墨烯润滑剂，由以下重量份组分组成：3-50重量份石墨烯，20-60重量份超微石墨，10-45重量份表面活性剂。

[0010] 优选地：10-40重量份石墨烯，30-50重量份超微石墨，15-40重量份表面活性剂。

[0011] 进一步优选地：30-40重量份石墨烯，30-40重量份超微石墨，20-30重量份表面活性剂。

[0012] 其中，所述石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，其能够在钻井液中形成很强的网状结构，提高钻井液网状结构的强度，能够提升了钻井液携带、悬浮钻屑的能力；有利于保护钻具和钻头，提高其使用寿命，能够有效降低钻井液的滤失量。

[0013] 其中，所述超微石墨通过石墨精细研磨制成；超微石墨的片层结构和自润滑性可降低滑动摩擦系数，能够有效提高钻井液的流变性。

[0014] 其中，所述表面活性剂在制备上述润滑剂的过程中，能够改变体系内的界面状态，有效提高石墨烯、超微石墨在溶剂中的分散度，提高制备的润滑剂的均匀性。

[0015] 本申请人经过多次试验发现：本发明所述范围的润滑剂能够有效的提高钻井液的流变性及降低润滑系数；提高了钻井液网状结构的强度，进而保护了钻具和钻头提高，提高了钻具和钻头的使用寿命；有效降低了滤失量，提高了井壁的稳定性。

[0016] 本发明所述润滑剂的润滑系数在0.12Kf以下，滤失量可控制在3.0mL以下，成本在8000元/吨以下。

[0017] 此外，本发明所述润滑剂为固体润滑剂，不含矿物油，区别于其他油基润滑剂，环境无污染；石墨烯润滑剂降失水基理在于形成了一层纳米级的封堵性薄膜，该薄膜用于改善钻井液泥饼质量，从而达到降低钻井液失水的目的，降低钻井液中自由水向地层中的渗透，避免水敏性油气储存地层受到污染，对保护油气层有很好的作用。

[0018] 进一步地，石墨烯为石墨烯粉剂。

[0019] 进一步地，石墨烯是通过还原氧化石墨制成。

[0020] 进一步地，超微石墨为普通超微石墨或改性超微石墨。

[0021] 进一步地，改性超微石墨为氧化超微石墨、可膨胀超微石墨和膨胀超微石墨中的一种或多种。

[0022] 进一步地，表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、油酸、油酸钾、油酸钠、石油磺酸钠、司盘20、司盘80中、盐酸盐、乙酸盐、烷基硫酸盐和烷基磷酸盐的一种或多种。

[0023] 进一步地，还包括8-15重量份消泡剂。

[0024] 所述消泡剂在制备润滑剂的过程中，能够有效的消除制备过程中产生的气泡，提高各个组分之间混合的均匀性，进而提高制备的润滑剂的均匀性，提高润滑剂的使用性能。

[0025] 进一步地，消泡剂为甲基硅油、聚醚、白油中的一种或多种。

[0026] 本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本发明一种钻井液用石墨烯润滑剂，通过加入石墨烯，石墨烯与超微石墨协同作用不仅能有效提升钻井液的流变性，而且，石墨烯在钻井液中能形成很强的网状结构，网状结构吸附井壁有效降低滤失量，有利于井壁稳定；网状结构吸附在钻头和钻具上减少磨损，增长钻头和钻具使用寿命；石墨烯网状结构的强度高，提升了钻井液携带、悬浮钻屑的能力，从而达到更好清洁井底的目的。

[0027] 2、石墨烯润滑剂在钻井过程中产生一层纳米薄膜，该薄膜能够改善钻井液泥饼质量，从而达到降低钻井液失水的目的，进而降低钻井液中自由水向地层中的渗透，避免水敏性油气储存地层受到污染，对保护油气层有很好的作用。

具体实施方式

[0028] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

[0029] 实施例1：一种钻井液用石墨烯润滑剂，由以下重量份组分组成：3重量份石墨烯粉剂，20重量份普通超微石墨，10重量份十六烷基三甲基溴化铵。

[0030] 实施例2：一种钻井液用石墨烯润滑剂，由以下重量份组分组成： 50重量份石墨烯粉剂， 60重量份氧化超微石墨， 45重量份石油磺酸钠。

[0031] 实施例3：一种钻井液用石墨烯润滑剂，由以下重量份组分组成：10重量份石墨烯粉剂，30重量份可膨胀超微石墨，15重量份司盘80。

[0032] 实施例4：一种钻井液用石墨烯润滑剂，由以下重量份组分组成：40重量份石墨烯粉剂，50重量份膨胀超微石墨，40重量份烷基硫酸钠。

[0033] 实施例5：一种钻井液用石墨烯润滑剂，由以下重量份组分组成：30重量份石墨烯粉剂，30重量份膨胀超微石墨，35重量份烷基磷酸钾，8重量份甲基硅油。

[0034] 实施例6：一种钻井液用石墨烯润滑剂，由以下重量份组分组成：40重量份石墨烯粉剂，40重量份膨胀超微石墨，30重量份油酸钾，15重量份聚醚。

[0035] 实施例7：一种钻井液用石墨烯润滑剂，由以下重量份组分组成：25重量份石墨烯粉剂，30重量份可膨胀超微石墨，25重量份司盘80，10重量份白油。

[0036] 实施例8：一种钻井液用石墨烯润滑剂，由以下重量份组分组成：45重量份石墨烯粉剂，50重量份膨胀超微石墨，45重量份油酸钠，12重量份聚醚。

[0037] 为了验证本发明的应用效果，将本发明的润滑剂应用与钻井工程中，将实施例1-实施例8所述润滑剂应用于同一地区的石油钻井，对实施例1-实施例8所述润滑剂的润滑性、中压滤失量、密度、表观粘度以及塑性粘度进行测定；同时对钻井液基浆进行测定，测定结果如表1所示：表1
密度（g/cm3）表观粘度(mPa.s) 塑性粘度(mPa.s) 中压滤失量(mL) 极压润滑系数(Kf)
2.0g/cm3钻井液基浆 2.00 52 39 5.6 0.199
2.0g/cm3钻井液基浆+2%实施列1样品 2.01 53 39 2.8 0.117
2.0g/cm3钻井液基浆+2%实施列2样品 2.01 55 35 1.8 0.05
2.0g/cm3钻井液基浆+2%实施列3样品 2.01 54 39 2.2 0.08
2.0g/cm3钻井液基浆+2%实施列4样品 2.01 54 37 1.8 0.06
2.0g/cm3钻井液基浆+2%实施列5样品 2.01 54 38 2.0 0.07
2.0g/cm3钻井液基浆+2%实施列6样品 2.01 53 36 1.8 0.06
2.0g/cm3钻井液基浆+2%实施列7样品 2.01 54 39 2.0 0.07
2.0g/cm3钻井液基浆+2%实施列8样品 2.01 55 37 1.8 0.05

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