一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料及其制備、使用方法
【專利摘要】一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料，包括以下組分：由成膜樹脂、有機(jī)溶劑、納米潤滑填料、分散劑、消泡劑；其制備方法為：1）將納米潤滑填料、分散劑混合均勻；2）將上述混合物與有機(jī)溶劑研磨，混合均勻；3）加入成膜樹脂，混合均勻；4）繼續(xù)加入溶劑至適當(dāng)濃度，混合均勻；5）將配置好的涂料密封存儲。涂料使用方法為：1）油套管螺紋處進(jìn)行預(yù)處理，包括去污、脫脂、水洗、酸洗以及噴砂或磷化；2）將混合均勻的涂料涂刷或噴涂于螺紋表面；3）將涂料在室溫下固結(jié)；本發(fā)明涂料制備工藝簡單、施工方便、成本低，能有效地避免粘扣和保護(hù)螺紋免受腐蝕。
【專利說明】
一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料及其制備、使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料及其制備、使用方法，可以有效的避免油套管在使用中出現(xiàn)粘扣，并起到腐蝕防護(hù)作用。

【背景技術(shù)】
[0002]粘扣失效現(xiàn)象是當(dāng)材料表面相對滑動或滾動時，相互接觸的材料表面間由于冷焊而發(fā)生融合導(dǎo)致表面撕裂的現(xiàn)象。油套管接頭螺紋粘扣是油套管螺紋在上、卸扣時，相互接觸的螺紋非理想的光滑接觸，而是存在一定的粗糙度和形狀、尺寸偏差的，在接觸壓力的作用下，實際接觸面積要遠(yuǎn)低于理論接觸面積，導(dǎo)致接觸表面局部區(qū)域的壓力超過螺紋基材的屈服極限，從而產(chǎn)生塑性變形而造成螺紋間相互接觸的兩個齒面發(fā)生冷焊現(xiàn)象。當(dāng)兩個齒面繼續(xù)相對轉(zhuǎn)動時，冷焊部位就會被撕裂。因此在螺紋表面上出現(xiàn)沿著轉(zhuǎn)動的方向的傷痕，這個損傷失效過程就稱之為“粘扣”。
[0003]這也是石油套管失效的最常見的一種形式。輕則會損傷整個螺紋的表面，大大縮短油套管使用壽命，重則導(dǎo)致套管的密封性和連接的輕度降低，發(fā)生脫口和泄漏的事故，給油田生產(chǎn)帶來重大損失。目前，油管螺紋基本都以鍍銅、磷化等表面處理工藝，另加涂抹螺紋脂來潤滑保護(hù)螺紋避免粘扣。但是鍍銅、磷化工藝的溶液具有很大的環(huán)境危害，螺紋脂中常常含有鉛、銅、鋅等重金屬物質(zhì)，在上卸扣過程流出，對周圍的環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，同時螺紋脂在油氣井中蓄積，則需要頻繁地進(jìn)行清洗作業(yè)，這大大地增加了生產(chǎn)成本，另外螺紋脂在寒冷地區(qū)又會因為溫度過低而硬化造成油套管應(yīng)力增大。螺紋脂的涂抹現(xiàn)在主要采用井上人工涂抹，螺紋脂的用量往往不準(zhǔn)確，而且效率較低。鍍銅生產(chǎn)效率較低，經(jīng)濟(jì)性不好，不能實現(xiàn)大規(guī)模的使用。因此，如何能簡單有效的來避免油套管粘扣，成為油氣開采亟需解決的核心技術(shù)問題之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料及其制備、使用方法，該方法生產(chǎn)過程簡單、成本低、環(huán)境友好，且可以有效的避免油套管在使用中出現(xiàn)粘扣，并起到腐蝕防護(hù)作用。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料，包括以下組分:
包括以下組分:由成膜樹脂、有機(jī)溶劑、納米潤滑填料、分散劑、消泡劑；其中成膜樹脂的質(zhì)量百分比為5 %?25 %、有機(jī)溶劑的質(zhì)量百分比為50 %?80 %、納米潤滑涂料的質(zhì)量百分比為1.5 %?20 %、分散劑的質(zhì)量百分比為0.1 %?10 %、消泡劑的質(zhì)量百分比為0.1
% ?5 %。
[0006]所述成膜樹脂為酚醛樹脂、聚酯樹脂、醇酸樹脂、不飽和樹脂、氨基樹脂、丙烯酸樹月旨、聚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂及合成樹脂中的一種或任意幾種，質(zhì)量百分比為5 %?25 %。
[0007]所述的有機(jī)溶劑為酯類有機(jī)溶劑、醇類有機(jī)溶劑、醚類有機(jī)溶劑或酮類有機(jī)溶劑中的一種或任意幾種。
[0008]所述的納米潤滑填料包括納米有機(jī)潤滑填料和納米無機(jī)潤滑填料。
[0009]所述的納米有機(jī)潤滑涂料為納米聚四氟乙烯，其粒徑為20?800 nm，質(zhì)量百分比為 0.5 % ?5 %。
[0010]所述納米無機(jī)潤滑涂料為納米二硫化鑰、納米三氧化二銻、納米碳化硅、納米石墨等中的一種或任意幾種，其粒徑為20?500 nm。納米無機(jī)潤滑涂料的質(zhì)量百分比為I %?15 %。
[0011]一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料的制備方法，包括以下步驟:
步驟一，將納米潤滑填料、分散劑混合均勻；步驟二，將上述混合物與有機(jī)溶劑按照I?30倍比例研磨，混合均勻；步驟三，加入質(zhì)量百分比為5 %?25 %的成膜樹脂，質(zhì)量百分比0.05 %?2.5 %的消泡劑，混合均勻；步驟四，繼續(xù)加入溶劑至質(zhì)量百分比為50 %?80 %，加入質(zhì)量百分比0.05 %?2.5 %的消泡劑，混合均勻；步驟五，將配置好的涂料密封存儲。
[0012]一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料的使用方法，包括以下步驟:步驟一，油套管螺紋處進(jìn)行預(yù)處理，包括去污、脫脂、水洗、酸洗以及噴砂或磷化；步驟二，經(jīng)過步驟一，油套管螺紋表面粗糙度要達(dá)到Ra 5μπι?Ra 10 μ m ;步驟三，將混合均勻的涂料涂刷或噴涂于螺紋表面，涂層厚度為5 μπι?20 μ m;步驟四，將涂料在室溫下放置2 h?48 h固結(jié)。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明采取一種表面處理技術(shù)，在油套管螺紋表面采用一種復(fù)合納米涂料，此種創(chuàng)新型螺紋用復(fù)合涂層充分綜合了無機(jī)潤滑填料的極壓減磨潤滑特性，聚四氟乙烯的極低摩擦系數(shù)的協(xié)同作用，使油套管在上扣中既可以實現(xiàn)高潤滑，又可以避免抗粘扣，結(jié)合實施例1、圖3、圖4和圖5可知，經(jīng)過10次上卸扣、上扣扭矩達(dá)到3000 N.m,螺紋處扔完好無損，沒有粘扣現(xiàn)象出現(xiàn)。而且成膜樹脂又可以有效的隔絕管材基體與腐蝕環(huán)境，起到保護(hù)螺紋免受腐蝕。此方法可以簡化井上施工流程，提高施工效率，降低成本，增加連接可靠性，對環(huán)境無污染，且其使用不受應(yīng)用地區(qū)自然條件影響。
[0014]

【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為本發(fā)明中所使用的納米聚四氟乙烯的TEM照片。
[0015]圖2為本發(fā)明中所使用的納米無機(jī)潤滑填料的TEM照片。
[0016]圖3為本發(fā)明具體實施例1中上、卸扣前照片，其中圖3 Ca)為上扣前公扣照片，圖3 (b)為上扣前母扣照片。
[0017]圖4為本發(fā)明具體實施例1中5次上、卸扣后照片，其中圖4 Ca)為上、卸扣5次后公扣照片，圖4 (b)為上、卸扣5次后母扣照片。
[0018]圖5為本發(fā)明具體實施例1中10次上、卸扣后照片，其中圖5 Ca)為上、卸扣10次后公扣照片，圖5 (b)為上、卸扣10次后母扣照片。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020]實施例1 一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料，包括以下組分:
成膜樹脂為聚醛樹脂及合成樹脂，質(zhì)量百分比為12% ；
有機(jī)溶劑為正丙醇和甲酸異丁酯，質(zhì)量百分比分別為32%和40 % ；
納米潤滑涂料的為:粒徑為30nm聚四氟乙烯，其質(zhì)量百分比為1% ;粒徑為50nm的二硫化鑰與納米石墨的混合物，其質(zhì)量百分比為1% ；
分散劑的質(zhì)量百分比為10%;
消泡劑的質(zhì)量百分比為4%。
[0021]一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料的制備方法，包括以下步驟:步驟一，將聚四氟乙烯，其質(zhì)量百分比為1%，粒徑為30nm;二硫化鑰與納米石墨的混合物、其質(zhì)量百分比為1%、粒徑為50nm ;分散劑10%混合均勻；步驟二，將上述混合物與有機(jī)溶劑按照20倍比例研磨，混合均勻；步驟三，加入質(zhì)量百分比為12%的成膜樹脂，質(zhì)量百分比為2%的消泡劑混合均勻；步驟四，繼續(xù)加入有機(jī)溶劑至質(zhì)量百分比為72%，加入質(zhì)量百分比2%的消泡劑混合均勻；步驟五，將配置好的涂料密封存儲。
[0022]一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料的使用方法，包括以下步驟:
步驟一，油套管螺紋處進(jìn)行預(yù)處理，包括去污、脫脂、水洗、酸洗以及噴砂或磷化；步驟二，經(jīng)過步驟一，油套管螺紋表面粗糙度要達(dá)到Ra5 μ m ;步驟三，將混合均勻的涂料涂刷或噴涂于螺紋表面，涂層厚度為10 μ m ;步驟四，將涂料在室溫下放置24h固結(jié)。
[0023]實施例2
一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料，包括以下組分:
成膜樹脂為氨基樹脂和合成樹脂，質(zhì)量百分比為12% ；
有機(jī)溶劑為二異丙醚和甲酸異丁酯，質(zhì)量百分比分別為40%和40% ；
納米潤滑涂料為:粒徑為10nm的聚四氟乙烯，其質(zhì)量百分比為1% ;粒徑為80nm的三氧化二銻和粒徑為50nm碳化硅的混合物，其質(zhì)量百分比為3% ；
分散劑的質(zhì)量百分比為3%;
消泡劑的質(zhì)量百分比為1%。
[0024]一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料的制備方法，包括以下步驟:步驟一，將納米聚四氟乙烯，其質(zhì)量百分比為1%，粒徑為10nm;納米三氧化二銻和納米碳化硅，其質(zhì)量百分比為3%，其粒徑為80nm與分散劑3%混合均勻；步驟二，將上述混合物與酯類有機(jī)溶劑和醇類有機(jī)溶劑按照15倍比例研磨，混合均勻；步驟三，加入質(zhì)量百分比為12%的氨基樹脂和合成樹脂，加入質(zhì)量百分比為0.3%的消泡劑混合均勻；步驟四，繼續(xù)加入有機(jī)溶劑至質(zhì)量百分比為80%，加入質(zhì)量百分比為0.7%的消泡劑，混合均勻；步驟五，將配置好的涂料密封存儲。
[0025]一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料的使用方法，包括以下步驟:
步驟一，油套管螺紋處進(jìn)行預(yù)處理，包括去污、脫脂、水洗、酸洗以及噴砂；步驟二，經(jīng)過步驟一，油套管螺紋表面粗糙度要達(dá)到Ra 10 μπι;步驟三，將混合均勻的涂料涂刷或噴涂于螺紋表面，涂層厚度為15 μ m ;步驟四，將涂料在室溫下放置30 h固結(jié)。
[0026]實施例3
一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料，包括以下組分:
成膜樹脂為環(huán)氧樹脂和合成樹脂，質(zhì)量百分比為20% ；
有機(jī)溶劑為正丁醇和甲酸異丁酯，質(zhì)量百分比分別為30%和38% ； 納米潤滑涂料為:粒徑為500nm的聚四氟乙烯，其質(zhì)量百分比為2%，；其粒徑為200nm的二硫化鑰和納米碳化硅混合物，其質(zhì)量百分比為3%。
[0027]分散劑的質(zhì)量百分比為5%;
消泡劑的質(zhì)量百分比為2%。
[0028]一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料的制備方法，包括以下步驟:步驟一，將納米聚四氟乙烯，其質(zhì)量百分比為2%，粒徑為500nm ;納米二硫化鑰和納米碳化硅，其質(zhì)量百分比為3%，其粒徑為200nm與分散劑混合均勻；步驟二，將上述混合物與酮類有機(jī)溶劑按照10倍比例研磨，混合均勻；步驟三，加入質(zhì)量百分比為20%的環(huán)氧樹脂和聚氨酯樹脂，加入質(zhì)量百分比為1%的消泡劑混合均勻；步驟四，繼續(xù)加入有機(jī)溶劑至質(zhì)量百分比為68%，加入質(zhì)量百分比為1%的消泡劑，混合均勻；步驟五，將配置好的涂料密封存儲。
[0029]一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料的制備方法，包括以下步驟:
步驟一，油套管螺紋處進(jìn)行預(yù)處理，包括去污、脫脂、水洗、酸洗以及噴砂或磷化；步驟二，經(jīng)過步驟一，油套管螺紋表面粗糙度要達(dá)到RalO μ m ;步驟三，將混合均勻的涂料涂刷或噴涂于螺紋表面，涂層厚度為20 μ m ;步驟四，將涂料在室溫下放置48h固結(jié)。
[0030]參見圖1，圖1為本發(fā)明中所使用的納米聚四氟乙烯的TEM照片。
[0031]參見圖2，圖2為本發(fā)明中所使用的納米無機(jī)潤滑填料的TEM照片。
[0032]參見圖3，圖3為本發(fā)明具體實施例1中上、卸扣前照片，其中圖3 (a)為上扣前公扣照片，圖3 (b)為上扣前母扣照片。
[0033]參見圖4，圖4為本發(fā)明具體實施例1中5次上、卸扣后照片，其中圖4 Ca)為上、卸扣5次后公扣照片，圖4 (b)為上、卸扣5后母扣照片
參見圖5，圖5為本發(fā)明具體實施例1中10次上、卸扣后照片，其中圖5 (a)為上、卸扣10次后公扣照片，圖5 (b)為上、卸扣10次后母扣照片。
【權(quán)利要求】
1.一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料，按質(zhì)量百分比，其特征在于，包括以下組分:5%?25%的成膜樹脂、50%?80%的有機(jī)溶劑、1.5%?20%的納米潤滑填料、0.1%?10%的分散劑、0.1%?5%的消泡劑。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料，其特征在于，所述成膜樹脂為酚醛樹脂、聚酯樹脂、醇酸樹脂、不飽和樹脂、氨基樹脂、丙烯酸樹脂、聚醛樹脂、環(huán)氧樹月旨、聚氨酯樹脂及合成樹脂中的一種或任意幾種。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料，其特征在于，所述的有機(jī)溶劑為酯類有機(jī)溶劑、醇類有機(jī)溶劑、醚類有機(jī)溶劑或酮類有機(jī)溶劑中的一種或任意幾種。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料，其特征在于，所述的納米潤滑填料包括納米有機(jī)潤滑填料和納米無機(jī)潤滑填料。
5.按照權(quán)利要求4所述的一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料，其特征在于，所述的納米有機(jī)潤滑涂料為納米聚四氟乙烯，其粒徑為20?800nm，質(zhì)量百分比為0.5%?5%。
6.按照權(quán)利要求4所述的一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料，其特征在于，所述納米無機(jī)潤滑涂料為納米二硫化鑰、納米三氧化二銻、納米碳化硅、納米石墨等中的一種或任意幾種，其粒徑為20?500nm ;納米無機(jī)潤滑涂料質(zhì)量百分比為1%?15%。
7.一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，將納米潤滑填料、分散劑、混合均勻；步驟二，將上述混合物與有機(jī)溶劑按照I?30倍比例研磨，混合均勻；步驟三，加入質(zhì)量百分比為5%?25%的成膜樹脂，加入質(zhì)量百分比0.05%?2.5%的消泡劑，混合均勻；步驟四，繼續(xù)加入有機(jī)溶劑至質(zhì)量百分比為50%?80%，加入質(zhì)量百分比0.05%?2.5%的消泡劑，混合均勻；步驟五，將配置好的涂料密封存儲。
8.一種油套管螺紋用復(fù)合納米涂料的使用方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟一，油套管螺紋處進(jìn)行預(yù)處理，包括去污、脫脂、水洗、酸洗以及噴砂或磷化；步驟二，經(jīng)過步驟一，油套管螺紋表面粗糙度要達(dá)到Ra5 μ m?RalO μ m ;步驟三，將混合均勻的涂料涂刷或噴涂于螺紋表面，涂層厚度為5 μ m?20 μ m ;步驟四，將涂料在室溫下放置2h?48h固結(jié)。
【文檔編號】C09D161/06GK104403484SQ201410770025
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】張坤, 申昭熙 申請人:西安瑞璘表面工程有限公司