套管钻井专用螺纹脂制造技术

本发明专利技术涉及一种套管钻井专用螺纹脂，各组分的重量百分比为：二硫化钼复合锂基脂，１０－５０％；可膨胀石墨，１０－３０％；铜粉，１－１０％；锌粉，５－３０％；铅粉，０－４０％；磺酸镁，０．１－５％；脱水山梨醇酐单油酸脂（ＳＰ－８０），０．１－８％；二甲基硅油，０．１－５％；聚四氟乙烯，０－１２％；气相二氧化硅，１－１５％。该螺纹脂是稠化矿物油作为载体，加入固体物、填加剂、膨胀石墨密封材料，经均质化而成。具有良好的润滑、密封、防锈性能，更为重要的是，这种螺纹脂添加膨胀石墨密封材料，提高了润滑、密封性能，能够满足套管钻井的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种石油钻井管柱上使用的密封螺纹脂，特别涉及套管钻井专用的连接套管的螺纹脂，及其制备的方法。
技术介绍
套管钻井作为一种十分新颖并富有创造性的新技术，已经引起国内外石油钻井业的高度重视。套管钻井改变了常规钻井作业方式，即套管柱下端连接钻头，带动套管柱和钻头旋转，将井下破岩钻进与下套管作业同步完成。套管钻井具有钻井、完井一体化的技术特征，具有降低钻井工程费用，又可减少井下复杂情况和钻井事故发生。大量的套管钻井实践表明，套管钻井可节省成本10-15％，特别是陆地钻井，可节省成本30-50％。因此，套管钻井作为一项新技术对石油工业的发展具有重大影响，特别是浅层低渗透性油气藏，如我国大庆、辽河、吉林、长庆等油田，利用套管钻井技术优势很大，前景十分可观。目前，套管钻井除了需要相应的设备和工具外，还涉及许多关键技术，如套管螺纹连接强度、抗粘扣性能等。钻井过程中套管柱需要承受拉、压、弯、扭四种复合载荷，要求套管钻井使用的套管除了丝扣本身必须是特殊扣外，还必须使用抗高扭矩、抗粘扣性能的特殊螺纹脂，才能满足钻井过程中以及完钻后套管柱的密封性等要求。实践表明，套管螺纹连接部位的性能是制约套管钻井能否顺利进行的关键技术之一，作为提高套管螺纹连接性能的关键材料——螺纹脂，在套管钻井中显得尤为重要。套管钻井技术，是利用套管柱将扭矩传送到井底，进行破岩钻井，套管柱的螺纹连接部位要能承受并传递很高的扭矩，要求钻井套管采用特殊螺纹，还要使用高扭矩螺纹脂；另一方面，套管钻井施工中涉及地质、工艺、设备等多方面因素的影响，难免会遇到一些复杂情况，有时被迫将钻井套管柱从井中起出。这样套管柱在承受长时间钻井动载荷，特别是承受扭矩载荷过程后，要进行上、卸扣作业。这对套管螺纹脂提出了更高的要求，不但要具备辅助密封作用，更要具备在高扭矩情况下的抗粘扣性能。目前国内套管钻井所采用的套管螺纹脂，有普通套管密封脂，也有常规钻井用螺纹脂。不能满足上述的套管钻井特殊要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种套管钻井专用螺纹脂，既不同于普通油套管螺纹脂，又不同于常规钻具用螺纹脂的套管钻井专用螺纹脂。是一种满足套管钻井的技术要求的专用螺纹脂。该专利技术主要解决套管钻井套管柱承受拉、压、弯、扭、振动等复杂载荷的影响而容易使套管螺纹发生粘扣现象，而开发套管钻井专用螺纹脂。要求该螺纹脂在套管钻井过程中具有良好的抗扭矩特性，完钻后又具有良好的密封特性。因此，可以说它应当具备钻具螺纹脂抗载荷的性能，又兼备套管螺纹脂的密封性能。本专利技术的另一个目的是提供套管钻井专用螺纹脂的制备方法。本专利技术采用的技术方案是本专利技术套管钻井专用螺纹脂各组分的重量百分比为二硫化钼复合锂基脂，10-50％；可膨胀石墨，10-30％；铜粉，1-10％；锌粉，5-30％；铅粉，5-40％；磺酸镁，0.1-5％；脱水山梨醇酐单油酸脂，0.1-8％；二甲基硅油，0.1-5％；气相二氧化硅，1-15％；聚四佛乙烯0-12％。二硫化钼复合锂基脂，市场有销售。可膨胀石墨是一种将鳞片石墨经过加热1100°-1200℃膨胀后压缩成棒状，然后再切削加工成蠕虫状，即直径为0.5-1mm，长度为1-3mm的固体润滑剂。铜粉粒度在200目；锌粉粒度在325目；铅粉粒度在200目。气相二氧化硅起稠化稳定剂作用，市场有销售。防腐填加剂包括磺酸镁、脱水山梨醇酐单油酸脂，消泡剂为二甲基硅油。制备方法首先，制备可膨胀石墨。可膨胀石墨制备方法是将鳞片石墨经过加热1100°-1200℃膨胀后压缩成棒状的固体润滑密封剂，再切削加工成蠕虫状，即直径为0.5-1mm，长度为1-3mm的固体润滑密封剂，得到所需的可膨胀石墨。然后，在一个可以调速搅拌反应釜中加入上述配方中要加入的二硫化钼复合锂基脂，开始低速搅拌，常温搅拌时间20-40分钟，分批按配方比例加入各组分。边加入边搅拌。搅拌均匀后，用胶体磨或三辊研磨机或均质化机将其再次磨均匀即可得到本专利技术的螺纹脂。套管钻井专用螺纹脂与常规钻井螺纹脂的差异如下表所示。 本专利技术提供的套管钻井专用螺纹脂具是一种黑色膏状物，直接涂敷到钻井用套管的内螺纹或外螺纹上，然后按照一定的扭矩进行上扣即可。本专利技术的有益效果本专利技术所提供的特种石墨具有润滑、密封两大功能，石墨本身具有非常好的润滑性，在用作密封材料时石墨常被做成石墨板材、石墨绳等，而作为填加剂的石墨主要利用它的润滑性。本专利技术利用可膨胀石墨所具有的良好的密封特性，在套管钻井专用螺纹脂中加入蠕虫状(直径0.5-1mm，长度1-3mm)可膨胀石墨，该种石墨材料具有良好的回弹性，一般回弹率在20％左右，因此其具有良好的密封特性和润滑特性。目前未见国内利用可膨胀石墨作为密封填料的相关报道。这种特制石墨是将鳞片石墨经过加热膨胀后压缩成棒状，然后再切削加工成蠕虫状而成的添加剂，这种特种石墨的加入具有润滑、密封的双重功效。本专利技术所提供的螺纹脂是在API螺纹脂的基础上研究开发的，除了满足API标准所有的性能外，在的润滑、密封性能方面优于API螺纹脂，并且该螺纹脂的流变性、抗温性能非常好，不管在炎热的夏季或在寒冷的冬季、具有易涂敷、使用方便。本专利技术所提供的螺纹脂因原料成本低廉，制备工艺简单，使用方便，因此，综合成本低，可以满足钻井的低成本要求。具体实施例方式实施例13#二硫化钼复合锂基脂36％，可膨胀石墨18％，325目锌粉12％，200目铜粉3％，200目铅粉23％，磺酸镁2％，脱水山梨醇酐单油酸脂1％，气相二氧化硅3％，二甲基硅油2％。技术指标根据行业标准SY5199进行性能检测，结果如表2所示。表1 实施例1性能检测结果表 本配方经现场85口井试用，能满足2000米以内的套管钻井的需要，对Φ139.7×9.17P110钢级套管来说，其抗扭矩达到20000牛米以上；密封性能良好。抗高温135℃。实施例23#二硫化钼复合锂基脂36％，可膨胀石墨29％，325目锌粉12％，200目铜粉3％，200目铅粉5％，聚四佛乙烯7％，磺酸镁2％，脱水山梨醇酐单油酸脂1％，气相二氧化硅3％，二甲基硅油2％。技术指标根据行业标准SY5199进行性能检测，结果如表3所示。表2 实施例2性能检测结果表 本配方属于无铅螺纹脂，对环境无污染。本配方经现场34口井试用，能满足1000米以内的套管钻井的需要，对Φ139.7×7.72P110钢级套管来说，其抗扭矩达到15000牛米以上；密封性能良好。抗高温120℃。权利要求1.一种套管钻井专用螺纹脂，其特征在于各组分的重量百分比为二硫化钼复合锂基脂，10-50％；可膨胀石墨，10-30％；铜粉，1-10％；锌粉，5-30％；铅粉，0-40％；磺酸镁，0.1-5％；脱水山梨醇酐单油酸脂，0.1-8％；二甲基硅油，0.1-5％；聚四佛乙烯0-12％；气相二氧化硅，1-15％。2.如权利要求1所述的套管钻井专用螺纹脂，其特征在于铜粉粒度在200目；锌粉粒度在325目；铅粉粒度在200目。3.如权利要求1或2所述的套管钻井专用螺纹脂，其特征在于二硫化钼复合锂基脂为3#二硫化钼复合锂基脂。4.如权利要求1或2所述的套管钻井专用螺纹脂，其特征在于各组分的重量百分比为3#二硫化钼复合锂基脂36％，可膨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种套管钻井专用螺纹脂，其特征在于：各组分的重量百分比为：二硫化钼复合锂基脂，１０－５０％；可膨胀石墨，１０－３０％；铜粉，１－１０％；锌粉，５－３０％；铅粉，０－４０％；磺酸镁，０．１－５％；脱水山梨醇酐单油酸脂，０．１－８％；二甲基硅油，０．１－５％；聚四佛乙烯０－１２％；气相二氧化硅，１－１５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王耀光，宋生印，刘养勤，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]