一種核磁測井儀用復(fù)合材料天線及其制備方法
【專利摘要】一種核磁測井儀用復(fù)合材料天線，由內(nèi)殼、外殼組成，不銹鋼接頭的內(nèi)壁和銅網(wǎng)天線粘接定位在內(nèi)殼的外表面，內(nèi)殼和外殼的材質(zhì)為耐高溫復(fù)合材料，其配方的重量份數(shù)組成為；9～14份CY-179多官能團(tuán)脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、10～16份甲基納迪克酸酐固化劑、0.2～0.3份改性咪唑促進(jìn)劑，以及70～80份S2高強(qiáng)無捻玻璃纖維的增強(qiáng)材料。采用本發(fā)明設(shè)計的核磁測井儀用復(fù)合材料天線及其制備方法，可有效解決現(xiàn)有進(jìn)口產(chǎn)品存在的金屬接頭開膠脫落、油液滲漏的問題，各項(xiàng)性能達(dá)到或超過國外同類進(jìn)口產(chǎn)品水平，產(chǎn)品性價比高，可推廣應(yīng)用于其他型號的測井設(shè)備，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
【專利說明】—種核磁測井儀用復(fù)合材料天線及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油測井儀器領(lǐng)域，尤其涉及一種具有耐高溫、高壓、密封性好、粘接強(qiáng)度高的核磁測井儀用復(fù)合材料天線及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石油工業(yè)勘探和開采過程中，需要通過測井技術(shù)對井下原油情況進(jìn)行判定分析。測井技術(shù)是一種利用電、磁、聲、熱、核等物理原理制造的測井儀器，由測井電纜深入井內(nèi)，使地面電測儀器沿井筒連續(xù)記錄隨深度變化的各種參數(shù)，識別井下油、氣、水層的分布狀況，監(jiān)測油層的工作狀況。測井儀器通常工作于地下4000米左右的油井中，伴隨井下高溫、高壓、油、水、氣、泥漿等復(fù)雜環(huán)境，核磁測井儀器探頭天線部分一般采用油壓平衡技術(shù)，利用玻璃纖維復(fù)合材料的高強(qiáng)度、耐腐蝕、耐高溫及絕緣特性，將井下環(huán)境壓力通過復(fù)合材料天線殼體及其內(nèi)部活塞結(jié)構(gòu)形成的高壓硅油來承擔(dān)，從而保護(hù)測井儀器內(nèi)部電子元件和機(jī)械部分的正常工作。核磁測井復(fù)合材料天線殼體在實(shí)際工程應(yīng)用中主要存在兩個問題:一是如何確保高溫、高壓下天線殼體的密封防滲性能，二是如何實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料與金屬天線環(huán)的可靠連接，以上兩方面是直接關(guān)系到核磁測井儀器在井下能否正常工作的關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]目前國內(nèi)石油測井市場使用的核磁測井復(fù)合材料天線基本上全部采用美國哈里伯頓公司的進(jìn)口產(chǎn)品，該公司采用耐高溫環(huán)氧樹脂通過纖維纏繞技術(shù)成型復(fù)合材料殼體，然后采用高溫膠粘劑將金屬天線環(huán)與復(fù)合材料殼體粘接為一體。根據(jù)國內(nèi)測井公司反饋信息，進(jìn)口復(fù)合材料天線殼體在使用一段時間后，個別產(chǎn)品會出現(xiàn)油液滲漏到復(fù)合材料內(nèi)部、金屬天線環(huán)脫落等問題，影響測井儀器的探測精度和正常工作，此外一旦天線殼體出現(xiàn)問題需要更換時，進(jìn)口產(chǎn)品采購周期長、價格昂貴，影響公司的生產(chǎn)進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效益，因此國內(nèi)石油測井市場急需開發(fā)出性能可靠、性價比高的核磁測井用復(fù)合材料天線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是介紹一種核磁測井儀用復(fù)合材料天線及其制備方法，制備的復(fù)合材料天線具有耐高溫、密封性好、粘接強(qiáng)度高等優(yōu)異性能，用于解決測井用復(fù)合材料天線在惡劣環(huán)境下與金屬接頭的可靠連接及復(fù)合材料殼體的密封性問題，該方法可用于推廣復(fù)合材料天線在石油勘探工業(yè)測井工程中的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)替代進(jìn)口產(chǎn)品的目的。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)所述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種核磁測井儀用復(fù)合材料天線，由內(nèi)殼、外殼組成，不銹鋼接頭的內(nèi)壁和銅網(wǎng)天線粘接定位在內(nèi)殼的外表面，內(nèi)殼和外殼的材質(zhì)為耐高溫復(fù)合材料，其配方的重量份數(shù)組成為；9?14份CY-179多官能團(tuán)脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、10?16份甲基納迪克酸酐固化劑、0.2?0.3份改性咪唑促進(jìn)劑，以及70?80份S2高強(qiáng)無捻玻璃纖維的增強(qiáng)材料。
[0006]本發(fā)明所述銅網(wǎng)天線外表面成型富樹脂防滲層，其防滲層的基體樹脂采用纏繞用耐高溫本體樹脂，樹脂重量含量控制在80?90%之間，增強(qiáng)材料采用面密度為30?50g/m2的聚酯表面租。[0007]本發(fā)明所述防滲層的厚度為1?2mm。
[0008]本發(fā)明所述增強(qiáng)材料聚酯表面氈使用前放入烘箱100°C烘干1?2小時。
[0009]本發(fā)明所述不銹鋼接頭內(nèi)壁與內(nèi)殼采用耐高溫膠粘劑粘接，不銹鋼接頭外表面連接段設(shè)計為寬度5?8_、深度2?4mm的溝槽結(jié)構(gòu)。
[0010]本發(fā)明所述核磁測井儀用復(fù)合材料天線的外表面噴涂膠衣樹脂。
[0011]一種核磁測井儀用復(fù)合材料天線的制備方法，其步驟為:
(1)用濕法纏繞工藝成型復(fù)合材料天線內(nèi)殼，固化完全后機(jī)加工、脫模；
(2)對不銹鋼接頭粘接面進(jìn)行酸洗、噴砂、陽極氧化處理；對內(nèi)殼的粘接面進(jìn)行打磨、溶劑清洗處理；
(3)將不銹鋼接頭內(nèi)壁、銅網(wǎng)天線粘接定位在復(fù)合材料內(nèi)殼上；
(4)步驟(3)粘結(jié)固化后在銅網(wǎng)天線外表面成型富樹脂防滲層；
(5)用濕法纏繞工藝成型復(fù)合材料天線外殼，成型時纖維浸潰樹脂后直接纏繞在不銹鋼接頭的溝槽結(jié)構(gòu)上；
(6)打磨光滑外殼的外表面，在上面噴涂膠衣樹脂。
[0012]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果:
采用本發(fā)明設(shè)計的核磁測井儀用復(fù)合材料天線及其制備方法，可有效解決現(xiàn)有進(jìn)口產(chǎn)品存在的金屬接頭開膠脫落、油液滲漏的問題，各項(xiàng)性能達(dá)到或超過國外同類進(jìn)口產(chǎn)品水平，產(chǎn)品性價比高，可推廣應(yīng)用于其他型號的測井設(shè)備，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明復(fù)合材料測井儀用天線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:1、內(nèi)殼；2不銹鋼接頭；3、銅網(wǎng)天線；4、防滲層；5、外殼；6、膠衣樹脂?！揪唧w實(shí)施方式】
[0015]通過下面的實(shí)施例可以詳細(xì)的解釋本發(fā)明，公開本發(fā)明的目的旨在保護(hù)本發(fā)明范圍內(nèi)的一切技術(shù)改進(jìn)。
[0016]某核磁測井儀用復(fù)合材料天線殼體總長度1995mm,外徑152.4mm,內(nèi)徑133.5mm,復(fù)合材料殼體夾層中鋪設(shè)兩路銅網(wǎng)天線并從殼體內(nèi)壁引出，要求天線殼體用復(fù)合材料180°C下彎曲強(qiáng)度保留率大于50%，天線殼體經(jīng)0.35MPa氣體內(nèi)壓氣密性檢驗(yàn)不應(yīng)漏氣，兩端不銹鋼天線環(huán)與復(fù)合材料連接可靠。該復(fù)合材料天線殼體按照本專利設(shè)計的制備方案進(jìn)行實(shí)施。
[0017]1、總體技術(shù)方案設(shè)計
該復(fù)合材料天線殼體結(jié)構(gòu)由內(nèi)至外依次為天線內(nèi)殼、銅網(wǎng)天線、防滲層、天線外殼。首先采用濕法纏繞工藝成型厚度5mm的合材料天線內(nèi)殼，固化完全后機(jī)加工至壁厚4mm，脫模，然后將不銹鋼接頭、銅網(wǎng)天線通過高溫膠粘劑粘接固定在復(fù)合材料內(nèi)殼外表面，固化后在銅網(wǎng)天線外表面成型厚度1.5mm的富樹脂防滲層，接著采用濕法纏繞工藝成型厚度6_的復(fù)合材料天線外殼，固化完全后機(jī)加工至外徑152.4mm，打磨光滑外表面，噴涂膠衣樹脂。
[0018]2、耐高溫復(fù)合材料配方
配方一:復(fù)合材料天線殼體采用本發(fā)明設(shè)計的耐高溫基體樹脂配方，按照質(zhì)量比稱取10份的CY-179多官能團(tuán)脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、10.5份甲基納迪克酸酐固化劑、0.2份改性咪唑促進(jìn)劑，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆蛑聊繙y無明顯色差，將79.3份S2高強(qiáng)無捻玻璃纖維去除外包裝后放入烘箱100°C烘干2h，采用上述配方纏繞成型復(fù)合材料單向板，加工成標(biāo)準(zhǔn)試樣后測試其180°C下的彎曲強(qiáng)度保留率為52%，滿足指標(biāo)要求。
[0019]配方二:按照質(zhì)量比稱取14份的CY-179多官能團(tuán)脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、15份甲基納迪克酸酐固化劑、0.3份改性咪唑促進(jìn)劑，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆蛑聊繙y無明顯色差，將70.7份S2高強(qiáng)無捻玻璃纖維去除外包裝后放入烘箱100°C烘干2h，采用上述配方纏繞成型復(fù)合材料單向板，加工成標(biāo)準(zhǔn)試樣后測試其180°C下的彎曲強(qiáng)度保留率為50%，滿足指標(biāo)要求。
[0020]配方三:按照質(zhì)量比稱取9份的CY-179多官能團(tuán)脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、15份甲基納迪克酸酐固化劑、0.2份改性咪唑促進(jìn)劑，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆蛑聊繙y無明顯色差，將75.8份S2高強(qiáng)無捻玻璃纖維去除外包裝后放入烘箱100°C烘干2h，采用上述配方纏繞成型復(fù)合材料單向板，加工成標(biāo)準(zhǔn)試樣后測試其180°C下的彎曲強(qiáng)度保留率為53%，滿足指標(biāo)要求。
[0021]3、復(fù)合材料殼體與不銹鋼接頭連接設(shè)計
復(fù)合材料天線殼體兩端的不銹鋼連接環(huán)外表面連接段設(shè)計為4道寬度5mm，深度2.5mm的環(huán)形槽，槽間距4mm，采用酸洗、噴砂、陽極氧化方式對不銹鋼連接環(huán)內(nèi)、外粘接面清潔處理,采用砂紙打磨、溶劑清洗方式對復(fù)合材料粘接面打磨處理,晾干待用。采用耐高溫膠粘劑將不銹鋼連接環(huán)與復(fù)合材料內(nèi)殼粘接定位，復(fù)合材料外殼成型過程中將纖維直接纏繞在不銹鋼環(huán)形槽內(nèi)，利用纖維纏繞過程中的張緊力和樹脂固化后收縮抱緊力，實(shí)現(xiàn)可靠連接。
[0022](4)復(fù)合材料殼體密封設(shè)計
采用本發(fā)明設(shè)計的防滲層結(jié)構(gòu)形式，采用手工鋪放工藝在復(fù)合材料天線內(nèi)殼銅網(wǎng)天線外表成型厚度1.5mm的富樹脂防滲層，富樹脂層基體樹脂采用耐高溫本體樹脂，增強(qiáng)材料采用面密度30g/m2的聚酯表面氈和面密度220g/m2的高強(qiáng)玻璃布，樹脂重量含量控制在80?90%之間，高溫固化后成型天線外殼，然后通過0.35MPa氣體內(nèi)壓氣密性檢驗(yàn)，未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，滿足密封要求。
[0023](5)效果檢驗(yàn)
采用本專利設(shè)計成型的核磁測井復(fù)合材料天線，通過了耐高溫試驗(yàn)、承壓氣密性試驗(yàn)、裝機(jī)電氣性能試驗(yàn)等性能測試，各項(xiàng)性能到全部達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求，經(jīng)過近1年的油田試用，未出現(xiàn)不銹鋼連接環(huán)脫落、油液滲漏等問題，用戶反饋良好。
[0024]本發(fā)明未詳述部分為現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種核磁測井儀用復(fù)合材料天線，由內(nèi)殼(1)、外殼(5)組成，不銹鋼接頭(2)的內(nèi)壁和銅網(wǎng)天線(3)粘接定位在內(nèi)殼(1)的外表面，其特征是:內(nèi)殼(1)和外殼(5)的材質(zhì)為耐高溫復(fù)合材料，其配方的重量份數(shù)組成為；9?14份CY-179多官能團(tuán)脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、10?16份甲基納迪克酸酐固化劑、0.2?0.3份改性咪唑促進(jìn)劑，以及70?80份S2高強(qiáng)無捻玻璃纖維的增強(qiáng)材料。
2.如權(quán)利要求1所述的核磁測井儀用復(fù)合材料天線，其特征是:銅網(wǎng)天線(3)外表面成型富樹脂防滲層(4)，其防滲層(4)的基體樹脂采用纏繞用耐高溫本體樹脂，樹脂重量含量控制在80?90%之間，增強(qiáng)材料采用面密度為30?50g/m2的聚酯表面氈。
3.如權(quán)利要求2所述的核磁測井儀用復(fù)合材料天線，其特征是:所述防滲層4的厚度為1?2mm。
4.如權(quán)利要求2所述的核磁測井儀用復(fù)合材料天線，其特征是:所述增強(qiáng)材料聚酯表面氈使用前放入烘箱100°C烘干1?2小時。
5.如權(quán)利要求1或2所述的核磁測井儀用復(fù)合材料天線，其特征是:不銹鋼接頭(2)內(nèi)壁與內(nèi)殼(1)采用耐高溫膠粘劑粘接，不銹鋼接頭(2)外表面連接段設(shè)計為寬度5?8mm、深度2?4_的溝槽結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的核磁測井儀用復(fù)合材料天線，其特征是:核磁測井儀用復(fù)合材料天線的外表面噴涂膠衣樹脂(6 )。
7.—種權(quán)利要求1所述的核磁測井儀用復(fù)合材料天線的制備方法，其特征是:其步驟為:①用濕法纏繞工藝成型復(fù)合材料天線內(nèi)殼(1)，固化完全后機(jī)加工、脫模；②對不銹鋼接頭(2)粘接面進(jìn)行酸洗、噴砂、陽極氧化處理；對內(nèi)殼(1)的粘接面進(jìn)行打磨、溶劑清洗處理；③將不銹鋼接頭(2)內(nèi)壁、銅網(wǎng)天線(3)粘接定位在復(fù)合材料內(nèi)殼(1)上；④步驟(3)粘結(jié)固化后在銅網(wǎng)天線(3)外表面成型富樹脂防滲層(4)；⑤用濕法纏繞工藝成型復(fù)合材料天線外殼(5)，成型時纖維浸潰樹脂后直接纏繞在不銹鋼接頭(2)的溝槽結(jié)構(gòu)上；⑥打磨光滑外殼(5)的外表面，在上面噴涂膠衣樹脂(6 )。
【文檔編號】C08G59/42GK103633432SQ201310519606
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】樊曉斌, 鄭勁東, 郭曉偉, 劉樹亮 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所