基于压力响应释放的水基钻井液用靶向微胶囊润滑剂

作者：刘均一; 宋华; 陈二丁; 夏晔

来源：天然气工业, 2023, 43(12): 91-99.

• 水基钻井液
• 润滑剂
• 微胶囊
• 压力敏感
• 靶向润滑
• 现场试验

常规水基钻井液用润滑剂有效浓度低，持效润滑性不足且消耗量大。为此，基于微胶囊结构与靶向释放的润滑剂研制新思路，以改性脲醛树脂为壁材，油基润滑剂为芯材，通过原位聚合反应，研制了一种基于压力响应释放的靶向微胶囊润滑剂（T-LUBE）；并采用红外光谱、扫描电镜、原子力显微镜、极压润滑、四球动态摩擦磨损等实验方法，表征了T-LUBE的微胶囊特征与持效润滑性能，揭示了T-LUBE的关键作用机理。研究结果表明：(1) T-LUBE是一种“核壳”结构的微胶囊，抗温150℃，与钻井液配伍性能良好，加量3%时极压润滑系数降低率可达80%以上；(2) T-LUBE具有受压释放、靶向润滑特性，微胶囊释放临界摩擦压力为28.3 N·m，在井下高摩阻、大扭矩环境下，微胶囊可持续受压释放出润滑剂，实现对井下关键部位的靶向润滑，并保证较高的润滑剂浓度，从而充分发挥持效润滑作用；(3)研制的T-LUBE已在中国石化胜利油田现场试验3口井，试验井段摩阻同比降低率都在30%以上，钻井液润滑剂总用量降低40%以上，效果良好。结论认为，该新型靶向微胶囊润滑剂可为大位移井、长水平井等复杂结构井的高效钻井施工提供技术支撑，对于实现安全、优质、高效的油气钻井具有重要的理论和现实意义。