一种石油钻杆用减摩涂料及其生产方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于减摩材料技术领域，具体设及一种石油钻杆用减摩涂料及其生产方法 和应用。
【背景技术】
[0002] 石油钻杆是用于传递动力、输送泥浆的主要工具，作用尤其重要。石油钻杆常处于 交变应力并且在与井壁摩擦碰撞的恶劣条件下工作，往往成为整个钻井设备与工具中最薄 弱的环节，由裂纹发展至穿孔或完全断裂的现象时有发生。钻柱裂纹成核、扩展、刺漏等事 故及断裂的控制是确保钻杆在钻井中运行安全的重要措施。
[0003] 引起石油钻杆螺纹出现粘扣现象的常见原因如下：（1)螺纹损伤原因。使用钻杆时 常会造成螺纹出现磕碰变形等损伤，上扣时螺纹变形部位将可能受到高切向应力与压应力 的影响，在上扣操作完成后螺纹就会出现塑性变形现象，变形后螺纹凸出部分极容易出现 粘扣问题。（2)螺纹参数原因。重新对部分螺纹进行车丝扣时基本参数，如锥度、牙高、紧密 距或螺距等超出了规定的公差范围，将会导致压应力不断增大，并由此引起螺纹过早粘扣。
[3] 上扣原因。如在上扣时对接不当，将会导致对接螺纹之间出现倾斜角;倾斜角出现后旋 合内外螺纹时就会出现错扣与粘扣问题。上扣速度过快会导致摩擦界面的金属出现软化现 象，因此就会造成母扣、公扣粘着，粘扣现象也就因此发生。此外，如螺纹脂的涂抹不均、钻 杆退磁及消磁不彻底等也会引起粘扣。
[0004] 对钻杆螺纹表面进行处理是预防粘扣现象出现的重要途径。目前钻杆螺纹的表面 处理技术主要包括W下两种：（1)渗氮技术。通过加热使氮元素分解为可W被钢铁表面所吸 收的氮原子，钢铁吸收氮原子后，就会在表面形成厚度为扣m~50WI1的氮化物，如(化、Mn) 3N 及CrN等。氮化层不但具有良好的耐腐蚀性及抗疲劳性，同时还能够充分发挥抗粘着作用。 例如，先对巧5油管的外壁及内壁进行除诱处理，随后将真空型氮化炉放入油管当中进行氮 化处理，处理时间为化左右，取出氮化炉后便可W上扣与卸扣。实践证明，采用渗氮技术后， 上卸扣9次之内均可W避免发生粘扣问题，同时还能够有效减少磨损现象。（2)锻锋技术。锻 锋技术已经被广泛应用于金属防腐处理，在对螺纹表面进行处理时可W考虑选用氯化锻锋 工艺，W增强锻液的覆盖能力与分散性能。实践证明，当锻层的厚度>30wii时，能够有效防 止螺纹出现粘扣现象。需要注意的是，在应用锻锋表面处理技术时需要克服锻锋层烙点较 低、脆性较大等缺陷，将419.5°C发热烙点尽量提升至45(TC W上。此外，由于锻锋层在上扣 卸扣时可能会被剥落，因此要及时对剥落物进行处理，W免对环境造成污染。
[0005] 螺纹脂是连接螺纹时所使用的一种必需物质，实践证明应用螺纹脂不但可W使钻 杆螺纹密实性及润滑性得W增强，同时还能够避免螺纹出现过度上紧的问题，因此在实际 工作中应用螺纹脂可W有效预防粘扣现象的发生。为了确保螺纹脂充分发挥防粘扣作用， 应注意做好W下工作：（1)在进行对扣前要对丝扣进行处理。即利用毛刷及清水将丝扣表面 存在的如泥浆等污垢的清除，随后再将螺纹脂均匀涂于丝扣表面。（2)优化选择螺纹脂。如 石油钻杆在工作状态下面临高扭力负荷，则应选择含有少量软金属的螺纹脂，如锋基螺纹 脂等，W避免因分离油膜遭到破坏而导致螺纹脂被挤出。锋基螺纹脂中细锋粉的质量比为 40%~60%，当钻杆螺纹受到接触压力的强烈挤压时，细锋粉就会不断聚结成少量固体颗 粒。固体颗粒可W密封泄漏管道，并同时使钻杆螺纹表面接触状态得W改变，当齿面接触应 力得W降低时就可W有效预防粘扣。（3)严格控制在API B化L 5A2标准下生产或制作的螺 纹脂。如石油钻杆在工作时承受的扭力较低，则可W使用此类螺纹脂，如扭力较大，则不适 用，W免因紧扣扭矩过小而引起钻杆事故。
[0006] 螺纹参数优化与完善上扣操作是预防粘扣的重要方法。（1)对石油钻杆的螺纹参 数进行优化不但可W有效延长钻杆的使用寿命，同时也可W有效防止出现粘扣现象。在优 化参数时可W将APISpetc巧B作为控制标准，W巧5级直径为73mm的油管为例，其螺纹接髓 参数标准如下：螺纹高度公差的内控标准为-0.05mm~0.02mm,API标准为-0 . Olmm~ 0.05mm;螺距公差(25.4mm)的内控标准为± 0.04mm ,API标准为± 0.07mm;锥度内控标准为 0.063mm~0.066mm ,API 标准为0.060mm~0.068mm;紧密距的内控标准为4. Omm~7.0mm，API 标准为(5.08±3.81)mm"(2)为预防粘扣，在上扣时应注意避免野蛮操作，如在母接头的台 肩上直接上公接头的端部等，W避免台肩面的密实性受到影响。应确保母接头与公接头相 互对中后才能进行旋扣操作，如发现接头出现卡阻或摇摆问题，则禁止通过高速旋紧的方 法强行上扣，W免对螺纹造成损坏。正确的方法应为，采用大错稍稍回转公母接头，当公母 接头逐渐松脱时，将立柱提起并同时轻轻转动立柱，完成W上操作后再次进行对扣。此外， 也可W先采用人工的方法将1扣~巧的定紧后才开始机紧操作，同时司钻人员应根据旋紧的 具体情况慢慢将刹把放松，W确保钻杆处于垂直状态。
[0007] 目前的防粘扣常用工艺如下:螺纹处中溫或高溫憐化，上卸扣时涂抹专用螺纹脂。 但是，中溫或高溫憐化不但需要专业设备，而且提高了操作难度和生产成本，带来了工业污 染。另外，高寒地区由于螺纹脂冻结，现场操作无法进行。而在沙漠地区，由于风沙附着在螺 纹脂上，会导致螺纹损伤。因此，在运些地区采用干式减磨涂料技术就显得尤为重要。
【发明内容】
[0008] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种石油钻杆用 减摩涂料。该减摩涂料为干式减摩涂料，能够实现对石油钻杆螺纹的高效减摩和有效防护， 避免了粘扣现象的发生，具有非常显著的技术先进性。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种石油钻杆用减摩涂料，其特 征在于，由W下质量百分比的原料制成：
[0010] a).成膜物质30%~60%，所述成膜物质为丙締酸树脂或醇酸树脂；
[0011] b).改性剂5%~20%，所述改性剂为环氧树脂、脈醒树脂或氯酸树脂；
[0012] C).阻燃剂8%~10%，所述阻燃剂为氯化石蜡、二氯甲烧或S氯乙締；
[001引 d).减摩剂10%~20%，所述减摩剂为纳米铜颗粒；
[0014] e).表面调整剂0.3%~3.0 %，所述表面调整剂为分散剂BYK-161、流平剂BYK-361、消泡剂BYK-066N或偶联剂KH-550;
[0015] f).其它助剂1%~8%，所述其它助剂为二壬基糞横酸领、环烧横酸锋、锭盐、环烧 酸钻、环烧酸稀±、环烧酸巧或纳米二氧化娃；
[0016] g).溶剂4%~25%，所述溶剂为芳控溶剂油、丙二醇甲酸、异丙醇或正下醇。
[0017]上述的一种石油钻杆用减摩涂料，其特征在于，由W下质量百分比的原料制成： [001引 a).成膜物质40 %~50 %;
[0019] b).改性剂10% ~15%;
[0020] C).阻燃剂8% ~10%;
[0021] d).减摩剂12% ~18%;
[0022] e).表面调整剂1 %~2%;
[0023] f).其它助剂3%~6%;
[0024] g).溶剂10% ~18%。
[0025] 上述的一种石油钻杆用减摩涂料，其特征在于，由W下质量百分比的原料制成：
[00%] a).成膜物质43%;
[0027] b).改性剂12 %;
[002引 C).阻燃剂9 %;
[0029] d).减摩剂15%;
[0030] e).表面调整剂1.5%;
[0031] f).其它助剂5 %;
[0032] g).溶剂14.5%。
[0033] 上述的一种石油钻杆用减摩涂料，其特征在于，所述纳米铜颗粒的平均粒度为 SOnm ~IOOnm。
[0034] 上述的一种石油钻杆用减摩涂料，其特征在于，所述锭盐为硫酸锭。
[0035] 此外，本发明还提供了一种生产上述石油钻杆用减摩涂料的方法，其特征在于，包 括W下步骤：
[0036] 步骤一、将溶剂分成=份，得到溶剂A、溶剂B