【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及连续油管施工，具体涉及一种基于水溶性二硫化钼的纳米复合减阻剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，采用连续油管在水平井、大斜度井及侧钻井上作业的需求不断增加，由于此类复杂结构井的井筒轨道曲率变化较大，连续油管下入时会遇到比直井更大的阻力。此外，连续油管自身的柔性及不能旋转性导致在其上加压困难，上述原因共同导致连续油管在下入过程中容易和井筒内壁之间产生摩擦阻力而自行锁定，从而不能下入到预定深度进行后续作业。
2、目前，连续油管下入过程中遇阻时会泵入降阻滑溜水进行润滑，但因其摩擦系数较高(约0.21)，效果不是很理想。
3、二硫化钼作为一种典型过渡金属硫族化合物，由于其具有类似于石墨的片层状结构，层间范德华力很弱，层内是很强的共价键，层与层之间易于滑动，因此具有较低的摩擦系数，且暴露在晶体表面的硫原子会对金属表面产生很强的黏附作用，从而形成很牢固的膜可显著降低摩擦磨损，使其润滑性能比石墨还要优越。但mos2在水中的溶解性和分散性较差，这使其作为水基润滑添加剂的使用受到限制。
技术实现思路
1、针对上述
技术介绍
中存在的不足，本专利技术提供一种基于水溶性二硫化钼的纳米复合减阻剂及其制备方法和应用。该减阻剂基于球状mos2在摩擦副间滚动摩擦，及mos2内部片层间低的剪切应力使得纳米粒子易于滑动，可在摩擦副表面形成润滑薄膜，从而降低摩擦系数。在连续油管下入过程中使用该减阻剂时，可有效降低连续油管与井筒内壁之间的摩擦阻力，从而提高连续管的下入深度和下入
2、为实现上述目的，本专利技术第一个目的是提供一种基于水溶性二硫化钼的纳米复合减阻剂，所述减阻剂包括以下质量浓度百分比的组分：含有二硫化钼的乙二醇溶液25％-85％，降阻剂3％，余量为水；
3、其中，所述二硫化钼为水溶性二硫化钼颗粒，其粒径为20～40nm；
4、所述降阻剂由以下重量百分比的组分组成：基础油46-60％，阴离子表面活性剂15-18％，非离子表面活性剂16-20％，缓蚀剂6-8％，余量为水，合计100％。
5、优选的，所述含有二硫化钼的乙二醇溶液是按照以下步骤制得：
6、以四硫代钼酸铵作为原料，以乙二醇作为溶剂和还原剂，经于160～180℃反应2～4h后，制得含有二硫化钼的乙二醇溶液；
7、其中，所述四硫代钼酸铵与所述乙二醇的用量比为0.65g：300ml。
8、优选的，所述基础油为60n基础油或100n基础油；
9、所述阴离子表面活性剂为石油磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种。
10、优选的，所述非离子表面活性剂为油酸二乙醇酰胺和脂肪醇聚氧乙烯醚的复配物；所述缓蚀剂为吗啉和/或二乙醇胺。
11、优选的，所述油酸二乙醇酰胺和脂肪醇聚氧乙烯醚的复配比为1:1-1.5。
12、优选的，所述降阻剂是按照以下步骤制得：
13、将基础油、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂混合均匀后，于65-75℃，加入缓蚀剂和水，继续搅拌20～40min，即得降阻剂。
14、本专利技术第二个目的是提供一种基于水溶性二硫化钼的纳米复合减阻剂的制备方法，包括以下步骤：将含有二硫化钼的乙二醇溶液和降阻剂进行复配，即得基于水溶性二硫化钼的纳米复合减阻剂。
15、优选的，所述复配方式为超声分散，分散时间为10-25min。
16、本专利技术第三个目的是提供一种基于水溶性二硫化钼的纳米复合减阻剂在钻井作业中的应用。
17、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
18、本专利技术提供的一种基于水溶性二硫化钼的纳米复合减阻剂及其制备方法和应用。该减阻剂利用降阻剂中的基础油起到润滑降阻作用，阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配使用可将基础油乳化成小液滴分散于水溶液中，缓蚀剂的加入用于降低溶液对连续油管的腐蚀作用。同时基于水溶性二硫化钼以纳米微球状存在，形成特殊的“滚动”+“滑动”复合摩擦机制：摩擦初期，分散在溶液中的纳米级粒子由于粒径较小，具备高的表面活性剂，因而可以紧密吸附在摩擦副表面，提高减阻剂的抗负载能力。此时，球形微粒会在钢球和对摩盘之间起到一种类似“微轴承”的作用，可以变原本的滑动摩擦为“滚动”摩擦机制，这一特殊结构能够有效降低摩擦磨损；工作一段时间后，两摩擦副的微观表面逐渐产生磨损出现凹坑等不平整区域，纳米微粒会逐渐聚集并有效填补基体表面的不平整区域及其他损耗部位，形成致密的润滑保护膜，使摩擦迅速达到稳定状态，能在较长时间内表现出较低的摩擦系数，这就是mos2纳米粒子的表面修复作用；随后，在摩擦剪切力的作用下，球形结构被破坏而破碎形成更加细小的纳米碎片，此时，纳米碎片以其本来的层状结构继续进行“滑动”摩擦机制，进一步降低摩擦磨损，此机制不仅保证了润滑剂较低的摩擦系数，还提高了抗摩擦性能的时间稳定性。
19、同时，分散在降阻剂中的mos2纳米颗粒被摩擦副捕获后，在反复的摩擦力、摩擦热和压力的作用下，磨损表面会产生一层由mos2、moo3、铁氧化物、铁硫氧化物等物质组成的摩擦保护膜。这是因为层状mos2颗粒外露的边缘存在悬垂键，发生摩擦化学反应后容易氧化生成moo3，加上此时摩擦副表面的也会有少量fe被氧化形成fe2o3，同时一定量的moo3有助于摩擦膜的稳定性同时由于暴露在mo s2表面的s原子易于与对摩球盘表面磨损后产生的fe元素发生反应生成铁硫氧化物，也可以增强摩擦膜与金属表面的附着力。摩擦副之间致密的摩擦膜大大降低了摩擦系数、提高了减阻性能。
20、在连续油管下入过程中使用该纳米复合型减阻剂，可有效降低连续油管与井筒内壁之间的摩擦阻力，从而提高连续管的下入深度和下入效率。此外，该降阻剂成本低廉、对油套管腐蚀性低、现场配置使用方便，可大规模应用。
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1.一种基于水溶性二硫化钼的纳米复合减阻剂，其特征在于，所述减阻剂包括以下质量浓度百分比的组分：含有二硫化钼的乙二醇溶液25％-85％，降阻剂3％，余量为水；
2.根据权利要求1所述的基于水溶性二硫化钼的纳米复合减阻剂，其特征在于，所述含有二硫化钼的乙二醇溶液是按照以下步骤制得：
3.根据权利要求1所述的基于水溶性二硫化钼的纳米复合减阻剂，其特征在于，所述基础油为60N基础油或100N基础油；
4.根据权利要求1所述的基于水溶性二硫化钼的纳米复合减阻剂，其特征在于，所述非离子表面活性剂为油酸二乙醇酰胺和脂肪醇聚氧乙烯醚的复配物；所述缓蚀剂为吗啉和/或二乙醇胺。
5.根据权利要求4所述的基于水溶性二硫化钼的纳米复合减阻剂，其特征在于，所述油酸二乙醇酰胺和脂肪醇聚氧乙烯醚的复配比为1:1-1.5。
6.根据权利要求1所述的基于水溶性二硫化钼的纳米复合减阻剂，其特征在于，所述降阻剂是按照以下步骤制得：
7.一种权利要求1～6任一项所述的基于水溶性二硫化钼的纳米复合减阻剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将含有二
8.根据权利要求7所述的基于水溶性二硫化钼的纳米复合减阻剂的制备方法，其特征在于，所述复配方式为超声分散，分散时间为10-25min。
9.一种权利要求1～6任一项所述的基于水溶性二硫化钼的纳米复合减阻剂在钻井作业中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种基于水溶性二硫化钼的纳米复合减阻剂，其特征在于，所述减阻剂包括以下质量浓度百分比的组分：含有二硫化钼的乙二醇溶液25％-85％，降阻剂3％，余量为水；
2.根据权利要求1所述的基于水溶性二硫化钼的纳米复合减阻剂，其特征在于，所述含有二硫化钼的乙二醇溶液是按照以下步骤制得：
3.根据权利要求1所述的基于水溶性二硫化钼的纳米复合减阻剂，其特征在于，所述基础油为60n基础油或100n基础油；
4.根据权利要求1所述的基于水溶性二硫化钼的纳米复合减阻剂，其特征在于，所述非离子表面活性剂为油酸二乙醇酰胺和脂肪醇聚氧乙烯醚的复配物；所述缓蚀剂为吗啉和/或二乙醇胺。
5.根据权利要求4所述的基于水溶性二硫化钼的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张金阳，李涛，李飞杰，赵世强，张佳玮，蒋剑超，马永亮，刘智航，
申请(专利权)人：西安特种设备检验检测院，
类型：发明
国别省市：
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