阅读说明：本技术 一种连续油管作业用金属减阻润滑剂 (Metal drag reduction lubricant for coiled tubing operation ) 是由 何小燕 姜丽丽 杨广财 王晗 杨雨林 于 2019-10-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种连续油管作业用金属减阻润滑剂,其包括如下重量份的组分：主减阻剂50-99份、纳米润滑添加剂1-10份、分散剂0.3-5份、极压润滑添加剂0.005-5份、辅剂1-15份,辅剂为连续油管粘附剂或表面活性剂；由这些组分按比例混合配制而成。主减阻剂是失水山梨醇脂肪酸酯、蓖麻油脂肪酸、EPA鱼油不饱和脂肪酸、植物油二聚脂肪酸CAS、椰子油脂肪酸、妥尔油脂肪酸、大豆油脂肪酸、硫化脂肪酸酯和氯化石蜡中的一种或至少两种的混合物；连续油管粘附剂是油溶性酚醛树脂、萜烯树脂、呋喃树脂、有机硅树脂中的一种或或至少两种的混合物。本发明的金属减阻润滑剂可以降低连续油管和套管之间的摩擦力,大幅度增加连续油管的推进距离,达到顺利完成作业的目的。(The invention discloses a metal drag reduction lubricant for coiled tubing operation, which comprises the following components in parts by weight: 50-99 parts of main drag reducer, 1-10 parts of nano lubricating additive, 0.3-5 parts of dispersant, 0.005-5 parts of extreme pressure lubricating additive and 1-15 parts of auxiliary agent, wherein the auxiliary agent is coiled tubing adhesive or surfactant; is prepared by mixing the components in proportion. The main drag reducer is one or a mixture of at least two of sorbitan fatty acid ester, castor oil fatty acid, EPA fish oil unsaturated fatty acid, vegetable oil dimer fatty acid CAS, coconut oil fatty acid, tall oil fatty acid, soybean oil fatty acid, sulfurized fatty acid ester and chlorinated paraffin; the coiled tubing adhesive is one or a mixture of at least two of oil-soluble phenolic resin, terpene resin, furan resin and organic silicon resin. The metal anti-drag lubricant can reduce the friction force between the coiled tubing and the casing, greatly increase the propelling distance of the coiled tubing and achieve the purpose of smoothly finishing the operation.)

一种连续油管作业用金属减阻润滑剂

技术领域

本发明涉及油气田勘探开发井下作业技术领域，特别是一种连续油管作业用金属减阻润滑剂、制备方法以及其在各种连续油管作业中的使用方法。

背景技术

连续油管作业具有带压欠平衡作业、快速高效、安全系数高、对地层低伤害、低成本等特点，广泛应用于油气田钻井、完井、修井、测井等组作业，贯穿了油气开采的全过程，被誉为“万能作业设备”。自连续油管问世以来，国内外就对其进行了很多研究，有关连续油管作业时的摩阻分析、疲劳寿命及破坏机理等方面的内容，尤受国内外专家学者的重视。连续油管作业量逐年提升，但遇到的地层情况也愈加复杂。目前储层中水平段越来越长，最长甚至已达到3200m以上，对连续油管的推进距离提出了更高的要求。但是连续油管在长水平段中极易发生“自锁”现象(自锁”现象是指注入头向井内水平段推送连续油管过程中，当连续油管受到的套管壁的摩擦阻力大于等于连续油管前推的力量时，就会出现“自锁”现象，连续油管将不能向前推进)，造成作业任务失败。若使用连续油管作业用金属减阻润滑剂，可极大降低连续油管和套管之间的摩擦力，大幅增加连续油管的推进距离。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续油管作业用金属减阻润滑剂，其性能显著优于现有技术水平。

本发明提供的连续油管作业用金属减阻润滑剂，包括如下重量份的组分：

主减阻剂50-99份、纳米润滑添加剂1-10份、分散剂0.3-5份、极压润滑添加剂0.005-5份、辅剂1-15份，所述辅剂选自连续油管粘附剂或表面活性剂中的一种。

其中，所述主减阻剂是失水山梨醇脂肪酸酯、蓖麻油脂肪酸、EPA鱼油不饱和脂肪酸、植物油二聚脂肪酸CAS、椰子油脂肪酸、妥尔油脂肪酸、大豆油脂肪酸、硫化脂肪酸酯和氯化石蜡中的一种或至少两种的混合物。

所述纳米润滑添加剂是纳米铜、纳米锌、富勒烯C60、纳米金刚石、硫化锌、硼酸铜、硼酸钙、聚苯乙烯纳米微球的一种或多种。

所述分散剂是水玻璃、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、石油磺酸钠、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯、三硬脂酸甘油酯、硬脂酸单甘油酯中的一种或两种的混合物。

所述极压润滑添加剂是酸性亚磷酸二丁酯、磷酸三甲分酯、硫代磷酸酯、硫化异丁烯、氮磷型极压抗磨添加剂、硫化棉籽油、硫化猪油、偏硼酸钠、三硼酸钾中的一种或至少两种的混合物。

所述表面活性剂选自乳化剂OS-15、惠州市德天新材料有限公司生产的植物油乳化剂CJ-1、植物油乳化剂CJ-2、植物油乳化剂CJ-3，邢台鑫蓝星科技有限公司生产的乳化剂司盘S-80、佛山市德中化工科技有限公司提供的吐温T-80中的一种或至少两种的混合物。

植物油乳化剂CJ-1的产品基本信息是如下：

化学成分：聚山梨酯；类型：非离子；外观：琥珀色粘稠油状物；水份：≤3(％)羟值：65～82(mgKOH/g)；化学性质：易溶于水、甲醇、乙醇，不溶于矿物油。

植物油乳化剂CJ-2的产品基本信息是如下：

化学成分：脂肪醇与环氧乙烷缩合物；类型：非离子；外观：无色液体至乳白色膏状物；PH值：5.0～7.0(1％水溶液)；浊点：68～100(1％水溶液)；色泽：≤20(Pt-Co)；化学性质：易溶于乙醇、乙二醇等，在高于室温的温度下易溶于水，具有优良的乳化、净洗、润湿性能。

植物油乳化剂CJ-3的产品基本信息是如下：化学成分：蓖麻油与环氧乙烷缩合物；类型：非离子；外观：淡黄色油状至膏状物；水份：≤1.0(％)；烛点：70～84(1％水溶液)；化学性质：易溶于水，脂肪酸或其它有机溶剂中,具有优良的乳化性能。

所述连续油管粘附剂是油溶性酚醛树脂、萜烯树脂、呋喃树脂、有机硅树脂中的一种或或至少两种的混合物。

上述的连续油管作业用金属减阻润滑剂分为两种：(1)一种连续油管作业用金属减阻润滑剂，包括如下重量份的组分：主减阻剂、纳米润滑添加剂、分散剂、极压润滑添加剂、表面活性剂。(2)一种连续油管作业用金属减阻润滑剂，包括如下重量份的组分：主减阻剂、纳米润滑添加剂、分散剂、极压润滑添加剂、连续油管粘附剂。

第一种：

一种连续油管作业用金属减阻润滑剂，包括如下重量份的组分：主减阻剂79-91份、纳米润滑添加剂1-4份、分散剂0.5-5份、极压润滑添加剂14份、表面活性剂312份。该金属减阻润滑剂的制备方法是：将主减阻剂加入反应容器中，升温至55-65℃后加入表面活性剂，搅拌10-15min，然后加入纳米润滑添加剂并搅拌0.5-4h，然后加入分散剂，搅拌1h后加入极压润滑添加剂，搅拌3h，得到目标产物。该金属减阻润滑剂的使用方法是，在需要使用金属降阻剂的井段，将金属减阻润滑剂按照0.5-2％的比例加入水中搅拌均匀，通过连续油管内筒泵送至井下，循环流经连续油管外壁和套管内壁，降低连续油管和套管的摩擦力。

优选的是，该连续油管作业用金属减阻润滑剂，由如下重量份的组分组成：主减阻剂78份、纳米润滑添加剂1份、硬脂酸单甘油酯5份、硫化异丁烯4份、表面活性剂12份。其中，所述主减阻剂由蓖麻油脂肪酸和大豆油脂肪酸按重量比2:1混合制成，所述表面活性剂由CJ-2和T-80按质量比1:1混合而成；所述纳米润滑添加剂由富勒烯C60、纳米金刚石、硫化锌按重量比1:2:1混合而成。

第二种：

一种连续油管作业用金属减阻润滑剂，包括如下重量份的组分：主减阻剂77.5-82份、纳米润滑添加剂1.5-8份、分散剂1.5-2.5份、极压润滑添加剂1.5-5份、连续油管粘附剂9-12份。该金属减阻润滑剂的制备方法是：将主减阻剂和连续油管粘附剂加入反应容器中，升温至200℃搅拌3h，然后冷却降温至55-65℃，加入纳米润滑添加剂并搅拌30min，然后加入分散剂，搅拌1h后，加入极压润滑添加剂，搅拌1-3h，得到目标产物。该金属减阻润滑剂的使用方法是，在连续油管作业初始阶段，在连续油管下入口通过喷淋装置将金属降阻剂均匀喷涂至连续油管外壁，进而降低连续油管与套管间的摩擦力。

优选的是，连续油管作业用金属减阻润滑剂，由如下重量份的组分组成：主减阻剂77.5份、纳米润滑添加剂8份、分散剂1.5份、偏硼酸钠1份、连续油管粘附剂12份。其中，所述主减阻剂由大豆油脂肪酸和椰子油脂肪酸按重量比3:4的比例混合而成；所述连续油管粘附剂由萜烯树脂、有机硅树脂、呋喃树脂按重量比1:1:1混合而成；纳米润滑添加剂由纳米锌和硫化锌等重量比混合而成；分散剂是由硬脂酸单甘油酯和十二烷基硫酸钠按重量比1:2的比例混合而成。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

本发明提供的连续油管用金属减阻润滑剂是以具有特殊官能团(带负电荷，具有阴离子特点)的主减阻剂为基础，加入连续油管粘附剂、非离子表面活性剂、纳米润滑添加剂、分散剂及多种极压润滑添加剂反应而成。由于连续油管作业过程中连续油管与套管之间的摩擦力，会导致其束缚电子的能力较弱，易失去电子产生正电荷而显阳离子特性。本发明所述连续油管作业用金属减阻润滑剂的特殊官能团及添加剂可快速结合于钻具表面，形成稳定的膜结构，减少了连续油管与套管之间的接触面积，从而大幅度降低磨阻系数，可极大程度的降低连续油管和套管之间的摩擦力，大幅增加连续油管的推进距离，增加桥塞段数，以达到顺利完成工作任务的目的。

另外，连续油管粘附剂作为一种独有的金属粘附成分对连续油管具有一定的保护防锈作用，延长连续油管使用寿命。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种连续油管作业用金属减阻润滑剂，制备方法如下：

(1)将蓖麻油脂肪酸和大豆油脂肪酸按重量比2:1混合配制成主减阻剂，向反应釜中加入78重量份主减阻剂；

(2)升温至55-65℃，加入12重量份表面活性剂，表面活性剂是植物油乳化剂CJ-2和吐温T-80按重量比1:1混合而成，并在搅拌速度为60r/min的情况下搅拌15min；

(3)将富勒烯C₆₀、纳米金刚石、硫化锌按重量比1:2:1混合后加入1重量份，并在搅拌速度为60r/min的情况下搅拌0.5h；

(4)加入硬脂酸单甘油酯(GMS)5份，并在搅拌速度为60r/min的情况下搅拌1h；

(5)加入硫化异丁烯4份，并在搅拌速度为60r/min的情况下搅拌3h；

(6)在均质机1000r/min的条件下出料。

实施例2

一种连续油管作业用金属减阻润滑剂，制备方法如下：

(1)椰子油脂肪酸、蓖麻油脂肪酸、植物油二聚脂肪酸CAS按重量比1:3:2混合配制成主减阻剂，加入反应釜91重量份；

(2)升温至55-65℃，加入3重量份表面活性剂，表面活性剂是乳化剂OS-15和植物油乳化剂CJ-1按1:2混合而成，在搅拌速度为60r/min的情况下搅拌15min；

(3)加入纳米铜4份，在搅拌速度为60r/min的情况下搅拌0.5h；

(4)脂肪酸聚乙二醇酯和石油磺酸钠按1:1混合后加入1份，并在搅拌速度为60r/min的情况下搅拌1h；

(5)加入三硼酸钾1份，并在搅拌速度为60r/min的情况下搅拌3h；

(6)在均质机1000r/min的条件下出料。

实施例3

一种连续油管作业用金属减阻润滑剂，制备方法如下：

(1)大豆油脂肪酸和硫化脂肪酸酯按1:1混合配制成主减阻剂，加入89份于反应釜中；

(2)升温至55-65℃，加入3重量份表面活性剂，表面活性剂是司盘S-80和植物油乳化剂CJ-3按重量比1:1混合而成，在搅拌速度为60r/min的情况下搅拌15min；

(3)纳米铜和硼酸铜按重量比1:1混合后加入1重量份，并在搅拌速度为60r/min的情况下搅拌0.5h；

(4)加入石油磺酸钠0.5份，并在搅拌速度为60r/min的情况下搅拌1h；

(5)加入三硼酸钾1.5份，并在搅拌速度为60r/min的情况下搅拌3h；

(6)在均质机1000r/min的条件下出料。

实施例1-3制备的金属减阻润滑剂的使用方法是：在需要使用金属降阻剂的井段，将金属减阻润滑剂按照0.5～2％的比例加入水中搅拌均匀，通过连续油管内筒泵送至井下，循环流经连续油管外壁和套管内壁，降低连续油管和套管的摩擦力。

实施例4

一种连续油管作业用金属减阻润滑剂，制备方法如下：

(1)向反应釜中加入硫化脂肪酸83.5重量份；

(2)有机硅树脂和萜烯树脂按1:1混合后，向反应釜中加入12重量份，搅拌速度为60r/min的情况下升温至200℃，反应3h；

(3)通冷却水将反应釜温度降低至55-65℃，加入纳米金刚石4重量份，并在搅拌速度为60r/min的情况下搅拌4h；

(4)十二烷基硫酸钠和脂肪酸聚乙二醇酯按2:1比例混合后加入2重量份，并在搅拌速度为60r/min的情况下搅拌1h；

(5)氮磷型极压抗磨添加剂和三硼酸钾按3:2的比例混合后加入0.5份，并在搅拌速度为60r/min的情况下搅拌1h；

(6)在均质机1000r/min的条件下出料。

实施例5

一种连续油管作业用金属减阻润滑剂，制备方法如下：

(1)妥尔油脂肪酸和植物油二聚脂肪酸CAS按3:4混合配制成主减阻剂，向反应釜中加入82份；

(2)萜烯树脂和油溶性酚醛树脂按1:1混合后，加入9份，搅拌速度为60r/min的情况下升温至200℃，反应3h；

(3)通冷却水将反应釜温度降低至55-65℃，纳米铜和硫化锌按1:1的比例混合后加入1.5份，并在搅拌速度为60r/min的情况下搅拌0.5h；

(4)加入石油磺酸钠2.5份，并在搅拌速度为60r/min的情况下搅拌1h；

(5)硫代磷酸酯和硫化棉籽油按2:1的比例混合后加入5份，并在搅拌速度为60r/min的情况下搅拌3h；

(6)在均质机1000r/min的条件下出料。

实施例6

一种连续油管作业用金属减阻润滑剂，制备方法如下：

(1)大豆油脂肪酸和椰子油脂肪酸按3:4的比例混合，向反应釜中加入77.5份；

(2)萜烯树脂、有机硅树脂、呋喃树脂按1:1:1混合，向反应釜加入12份，搅拌速度为60r/min的情况下升温至200℃，反应3h；

(3)通冷却水将温度降低至55-65℃，纳米锌和硫化锌按1:1的比例混合后加入8份，并在搅拌速度为60r/min的情况下搅拌0.5h；

(4)硬脂酸单甘油酯(GMS)和十二烷基硫酸钠按1:2的比例混合后加入1.5份，并在搅拌速度为60r/min的情况下搅拌1h；

(5)加入偏硼酸钠1份，并在搅拌速度为60r/min的情况下搅拌3h；

(6)在均质机1000r/min的条件下出料。

实施例4-6制备的金属减阻润滑剂的使用方法是，在连续油管作业初始阶段，在连续油管下入口通过喷淋装置将金属降阻剂均匀喷涂至连续油管外壁，进而降低连续油管与套管间的摩擦力。

性能测试：

实施例1-6制备的连续油管作业用金属减阻润滑剂性能见表1，并与某公司现有的金属降阻剂产品作为对比样品进行对比实验。其中，摩阻系数测量仪器为E–P极压润滑仪，美国Bargol公司生产。从表1可以看出：本发明所述连续油管作业用金属减阻润滑剂在较低的浓度下就具备良好的减阻性能。

表1、连续油管作业用金属减阻润滑剂性能测试结果

施工案例：

采用实施例1制备的金属减阻润滑剂，使用方法是：在需要使用金属降阻剂的井段，将金属减阻润滑剂按照0.5～2％的比例加入水中搅拌均匀，通过连续油管内筒泵送至井下，循环流经连续油管外壁和套管内壁。

威远某井位使用本发明实施例1的金属减阻润滑剂后向前推进228m。

准东某井位连续油管施工作业，自锁于850m，加入本发明实施例1所述的金属减阻润滑剂后向前推进139m。

宜宾某井位连续油管作业，“自锁”发生后加入本发明实施例1所述金属减阻润滑剂1.5％，向前推进261m，达到目的层位。

2019年5月27日至10月9日，北京一龙恒业石油工程技术有限公司使用本发明的连续油管用金属降阻剂，在四川省YS112H4-3、YS112H4-4、YS112H4-5、威202H41-1、威202H41-3、威202H40-2进行通井、射孔、钻塞等作业。

YS112H4-4井为高压井井，人工井底5564m，最大井斜98.2°，水平段2100m,关井42MPa。需要进行连续油管通井射孔施工，连续油管在4920m遇阻，判断自锁，上提300m后下放至4862m遇阻自锁，配制1％浓度金属降阻剂溶液30方，使用后，下深井底5564m。

截至2019年10月9日，该金属降阻剂已完成通井作业5次，射孔16次，钻塞4次。使用后连续油管下深平均增加280-350m。使用本发明提供的金属降阻剂后作业过程顺利，下深效果明显，各项作业指标均达到了施工设计要求，取得了良好的减阻效果。

综上所述，本发明的连续油管作业用金属减阻润滑剂，能够降低连续油管和套管之间的摩擦力，大幅度增加连续油管的推进距离，达到顺利完成作业的目的。目前该金属减阻润滑剂已具体实施应用在多个连续油管施工作业过程中，均取得了显著的减阻效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。