一種防垢防腐油田管材、所使用的涂料及涂料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種防垢防腐油田管材、所使用的涂料及涂料的制備方法。該涂料包括按重量份計包括以下原料組分：熱固性環(huán)氧樹脂100份，增塑劑10～40份，陶瓷粉20～40份，玻璃纖維0.1～0.4份，線性氨基聚醚聚硅氧烷嵌段共聚物0.2～0.6份，聚丙烯酸酯0.2～0.6份，2,5?二特丁基對苯二酚0.1～0.5份，溶劑為40～80份。由該涂料制得的涂層不會出現(xiàn)針孔，并且具有很好的防垢防腐效果、優(yōu)異的耐磨性、很高的耐高溫性和較高的沖擊強度。
【專利說明】
一種防垢防腐油田管材、所使用的涂料及涂料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種油田管材、所使用的涂料及涂料的制備方法，特別涉及一種防垢 防腐油田管材、所使用的涂料及涂料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 油、水管是油田主要的采油工具之一，在油田開采工藝中，為了提高油田采收率， 采用水驅(qū)、三元驅(qū)新技術(shù)，由于水質(zhì)礦化度、溶解鹽的理化性能以及油水管表面粗糙度等因 素的影響，使管壁結(jié)垢腐蝕問題日趨突出，經(jīng)化驗分析管壁垢質(zhì)多為碳酸鹽、硫酸鹽以及硅 酸鹽等堅硬物質(zhì)層，這樣的結(jié)垢油水管清除垢層難度很大。而隨著油田開采時間的增長，注 水水質(zhì)的不斷惡化，礦化度高，管壁結(jié)垢、銹皮、結(jié)鹽、結(jié)蠟、稠油堆積等情況日益嚴(yán)重，內(nèi)外 管壁會因垢質(zhì)的脫落造成斷脫、堵管、管壁穿孔、漏失等井下事故，嚴(yán)重影響作業(yè)質(zhì)量，影響 著油田的正常生產(chǎn)。
[0003] 目前，國內(nèi)外對油、水管采用的防護方法主要是增加涂層，從而延長油、水管的使 用壽命。涂層普遍使用液態(tài)環(huán)氧一酚醛涂料、環(huán)氧粉末涂料、聚氨酯涂料。增加涂層后能基 本滿足基本的防腐要求，但仍存在如下問題： 一、 垢質(zhì)依然會沉積在涂層，隨著的推移，管壁仍然出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)垢，進而造成內(nèi)外管 壁會因垢質(zhì)的脫落造成斷脫、堵管、管壁穿孔、漏失等井下事故； 二、 涂料在加工、施涂、固化過程中產(chǎn)生流平性不佳，制得的涂層表面有針孔、魚眼等弊 病，這些涂層表面缺陷處易于結(jié)垢，而且腐蝕介質(zhì)可以通過毛細(xì)孔或魚眼在涂層與金屬之 間的界面上進行腐蝕反應(yīng)，使局部涂層優(yōu)先脫落，隨著涂層在水溶液中使用時間的延長，尤 其在高溫條件下，涂層的這種破壞形式越來越顯著； 三、 由于涂層的耐磨性及硬度不夠，涂層表面容易磨損，嚴(yán)重時涂層脫落、漏出管材，造 成磨損處出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕。
[0004] 由于油田復(fù)合驅(qū)的應(yīng)用，使注入水質(zhì)、采出液中成垢的離子越來越多，油水井因結(jié) 垢而作業(yè)的周期也越來越短，現(xiàn)用的油管涂層技術(shù)不能滿足油管防垢要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種防垢防腐油田管材、所使用的涂料及涂 料的制備方法。在油田管材噴涂本發(fā)明的涂料，從而制得表面光滑、無針孔的涂層，這樣可 以大大降低管材表面垢質(zhì)沉積速度，而且還大幅度地提高了油田管材防腐、耐磨性、耐高溫 性和沖擊強度等性能。
[0006] 本發(fā)明提供一種防垢防腐油田管材的涂料，按重量份計包括以下原料組分： 熱固性環(huán)氧樹脂100份， 增塑劑10~40份， 陶瓷粉20~40份， 玻璃纖維0.1~0.4份， 線性氨基聚醚聚硅氧烷嵌段共聚物ο. 2~0.6份， 聚丙烯酸酯0.2~0.6份， 2，5-二特丁基對苯二酚0.1~0.5份， 溶劑為40~80份。
[0007]所述線性氨基聚醚聚硅氧烷嵌段共聚物的氨基含量為0.3~1.0mmol/g，25°C粘度 為400mPa · S~8000mPa · S，數(shù)均分子量為 10000~100000。
[0008] 所述增塑劑為鄰苯二甲酸酯和/或鄰苯二甲酸二丁酯。
[0009] 所述涂料還包括增粘劑0.05~0.2重量份，消泡劑0.05~0.2重量份。所述增粘劑 和消泡劑可以采用本領(lǐng)域常規(guī)使用的增粘劑和消泡劑。增粘劑可以選用增粘劑為苯丙醇 胺、松香甘油酯、乙丙共聚物中的一種或幾種，消泡劑可以選用聚二甲基硅氧烷、磷酸三丁 酯、甲基硅油中的一種或幾種。
[0010] 所述涂料還包括二硫化鉬0.05~0.2重量份。
[0011] 所述為陶瓷粉的粒徑為10~50ym。
[0012] 所述溶劑40~60wt%的乙醇水溶液。
[0013]本發(fā)明還提供一種上述防垢防腐油田管材的涂料的制備方法，將熱固性環(huán)氧樹 月旨、增塑劑、耐磨顆粒、線性氨基聚醚聚硅氧烷嵌段共聚物和玻璃纖維加入溶劑中，然后分 散均勻，得到所述的油田管材的涂料。
[0014] 本發(fā)明還提供一種防垢防腐油田管材，所述油田管材的外壁設(shè)置有防垢層，所述 防垢層由噴涂在油管外壁的上述涂料經(jīng)熱固化形成。
[0015] 所述熱固化的溫度為380~410°C，時間為60~240min。
[0016] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點： (1)本發(fā)明的油田管材的涂料，在環(huán)氧樹脂中添加線性氨基聚醚聚硅氧烷嵌段共聚物、 2,5_二特丁基對苯二酚和聚丙烯酸酯等，不但有效降低體系黏度、良好的流動性，這樣使涂 層具有很光滑的表面、極高光澤亮度，并完全避免出現(xiàn)針孔，使腐蝕介質(zhì)與管村相隔絕，很 好地保護了管材。光滑表面與涂料中防垢成分(氨基聚醚聚硅氧烷嵌段共聚物和聚丙烯酸 酯中的多種化學(xué)官能團）相結(jié)合，從而降低涂層的表面張力，使得沉淀物不能黏附在涂層 上，進而不會使產(chǎn)生垢質(zhì)的沉積，從而達到防垢的效果。
[0017] (2)本發(fā)明的油田管材的涂料，在添加線性氨基聚醚聚硅氧烷嵌段共聚物、2，5-二 特丁基對苯二酚和聚丙烯酸酯后，涂層會具有非常好的耐磨性、自潤滑性。本發(fā)明生產(chǎn)的防 腐油管、套管涂層表面摩擦系數(shù)僅為0.01，在所有的已知工業(yè)防腐材料中摩擦系數(shù)是最低， 與抽油桿雙向保護接箍對磨42萬次，其磨損厚度僅為3~5μπι，明顯優(yōu)于其他涂層油管、套 管。
[0018] (2)本發(fā)明的油田管材的涂料，在添加線性氨基聚醚聚硅氧烷嵌段共聚物、2，5-二 特丁基對苯二酚和聚丙烯酸酯后，涂層不但韌性、抗沖擊性能好，在拉伸負(fù)荷下不會產(chǎn)生龜 裂，不會成片脫落，沖擊強度大于50cm/kg，而且與管體的結(jié)合力強，使其牢固的融粘在基材 上，附著力一級。
[0019] (3)本發(fā)明的油田管材的涂料，涂層厚度可調(diào)，可以從幾十微米到幾毫米。
[0020] (4)本發(fā)明的油田管材的涂料，耐高溫性能優(yōu)異，長期使用溫度-60°C~240°C，瞬 時沖擊溫度高達320°C，在驟冷驟熱條件下性能不改變。彌補了傳統(tǒng)涂層油管只能在120°C 以下長期使用的空白。
【具體實施方式】
[0021]下面通過實施例進一步描述本發(fā)明的技術(shù)特點，但這些實施例不能限制本發(fā)明， 涉及的wt%為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
[0022] 實施例1 (1)本實施例線性氨基聚醚聚硅氧烷嵌段共聚物(淄博康道化工貿(mào)易有限公司、K-863) 的氨基含量為〇.5mmol/g，25°C粘度為5000mPa · S，數(shù)均分子量約為50000。
[0023]先將甲基硅油0.3重量份、2，5-二特丁基對苯二酚0.35重量份、鄰苯二甲酸酯27重 量份、松香甘油酯0.1重量份、線性氨基聚醚聚硅氧烷嵌段共聚物0.3重量份和聚丙烯酸酯 0.48重量份加入到60重量份60wt%的乙醇水溶液中，攪拌均勻，然后再加入熱固化環(huán)氧樹脂 100重量份、陶瓷粉(粒徑為10~50μπι)33重量份、玻璃纖維0.15重量份，二硫化鉬0.15重量 份，然后分散均勻，得到所述的油田管材的涂料。
[0024] (2)對油管進行外表面預(yù)處理:采用石英砂對油管內(nèi)壁進行除銹，然后在350°C下 高溫除油，時間為3小時。
[0025] (3)再通過噴涂設(shè)備對油管內(nèi)外表面進行噴涂，噴涂作業(yè)溫度為15°C_25°C。噴涂 完畢后，在400°C下固化處理3小時，自然冷卻，便得到噴涂有涂層的油管。其中，涂層的表面 光滑、極高光澤亮度，無針孔。
[0026] 實施例2 (1)本實施例線性氨基聚醚聚硅氧烷嵌段共聚物(淄博康道化工貿(mào)易有限公司）的氨基 含量為0.55mmol/g，25°C粘度為4000mPa · S，數(shù)均分子量約為60000。
[0027]先將甲基硅油0.4重量份、2,5-二特丁基對苯二酚0.25重量份、鄰苯二甲酸二丁酯 25重量份、苯丙醇胺0.15重量份、線性氨基聚醚聚硅氧烷嵌段共聚物0.4重量份和聚丙烯酸 酯0.35重量份加入到50重量份45wt%的乙醇水溶液中，攪拌均勻，然后再加入熱固化環(huán)氧樹 月旨100重量份、陶瓷粉(粒徑為10~50μπι)35重量份、玻璃纖維0.2重量份，二硫化鉬0.12重量 份，然后分散均勻，得到所述的油田管材的涂料。
[0028] (2)對油管進行外表面預(yù)處理:采用石英砂對油管內(nèi)壁進行除銹，然后在350°C下 高溫除油，時間為3小時。
[0029] (3)再通過噴涂設(shè)備對油管內(nèi)外表面進行噴涂，噴涂作業(yè)溫度為15°C_25°C。噴涂 完畢后，在410°C下熱固化處理1小時，自然冷卻，便得到噴涂有涂層的油管。其中，涂層的表 面光滑、極高光澤亮度，無針孔。
[0030] 實施例3 (1)、本實施例線性氨基聚醚聚硅氧烷嵌段共聚物(淄博康道化工貿(mào)易有限公司）的氨 基含量為〇.5mmol/g，25°c粘度為5000mPa · S，數(shù)均分子量約為50000。
[0031]先將聚二甲基硅氧烷0.35重量份、2,5-二特丁基對苯二酚0.4重量份、鄰苯二甲酸 酯35重量份、乙丙共聚物0.08重量份、線性氨基聚醚聚硅氧烷嵌段共聚物0.5重量份和聚丙 烯酸酯〇. 60重量份加入到70重量份55wt%的乙醇水溶液中，攪拌均勻，然后再加入熱固化環(huán) 氧樹脂100重量份、陶瓷粉(粒徑為10~50μπι)25重量份、玻璃纖維0.3重量份，二硫化鉬0.13 重量份，然后分散均勻，得到所述的油田管材的涂料。
[0032] (2)對油管進行外表面預(yù)處理:采用石英砂對油管內(nèi)壁進行除銹，然后在350°C下 高溫除油，時間為3小時。
[0033] (3)再通過噴涂設(shè)備對油管內(nèi)外表面進行噴涂，噴涂作業(yè)溫度為15°C_25°C。噴涂 完畢后，在390°C下固化處理3小時，自然冷卻，便得到噴涂有涂層的油管。其中，涂層的表面 光滑、極高光澤亮度，無針孔。
[0034] 實施例4 (1)、本實施例線性氨基聚醚聚硅氧烷嵌段共聚物(淄博康道化工貿(mào)易有限公司）的氨 基含量為〇.5mmol/g，25°c粘度為5000mPa · S，數(shù)均分子量約為50000。
[0035] 先將磷酸三丁酯0.5重量份、2,5-二特丁基對苯二酚0.50重量份、鄰苯二甲酸酯30 重量份、松香甘油酯0.12重量份、線性氨基聚醚聚硅氧烷嵌段共聚物0.3重量份和聚丙烯酸 酯0.52重量份加入到70重量份50wt%的乙醇水溶液中，攪拌均勻，然后再加入熱固化環(huán)氧樹 月旨100重量份、陶瓷粉(粒徑為10~50μπι)35重量份、玻璃纖維0.3重量份，二硫化鉬0.10重量 份，然后分散均勻，得到所述的油田管材的涂料。
[0036] (2)對油管進行外表面預(yù)處理:采用石英砂對油管內(nèi)壁進行除銹，然后在350°C下 高溫除油，時間為3小時。
[0037] (3)再通過噴涂設(shè)備對油管內(nèi)外表面進行噴涂，噴涂作業(yè)溫度為15°C_25°C。噴涂 完畢后，在380°C下固化處理3小時，自然冷卻，便得到噴涂有涂層的油管。其中，涂層的表面 光滑、極高光澤亮度，無針孔。
[0038] 對比例1 制備方法同實施例1，不同點在于沒有添加線性氨基聚醚聚硅氧烷嵌段共聚物、2,5_二 特丁基對苯二酚和聚丙烯酸酯。其中，涂層的表面不光滑，有凸起點和凹陷點，表面不光亮， 有針孔。
[0039]表1涂層的性質(zhì)及形態(tài) *防垢效果實驗方法如下：
1、將噴涂好涂層的試樣板周圍用環(huán)氧樹脂封邊，確保密封效果。
[0040] 2、在80°C下，配制硫酸鋇、硫酸鍶、硫酸鈣、碳酸鈣的混合飽和溶液。
[0041 ] 3、將上述密封的試板放置于上述混合飽和液中，在80°C、密閉的環(huán)境中放置200小 時。
[0042] 4、檢測放置試板前后混合飽和溶液中鋇離子、鍶離子、鈣離子的濃度，并計算放置 試板前后的濃度差。
[0043] 5、同時用不做涂層的試板做空白板試驗。
[0044] 6、空白板試驗的濃度差為V〇，涂層試樣板時濃度差為W。
[0045] 防垢效果為:VsKVo-VO/Vo] X100%。
[0046] 在油管噴涂本發(fā)明實施例1-4涂料后應(yīng)用于勝利油田，油管與抽油桿雙向保護接 箍對磨42萬次，其磨損厚度僅為3-5μπι，而對比例1的涂料后，在對磨15萬次，涂層就出現(xiàn)破 損。
【主權(quán)項】
1. 一種防垢防腐油田管材的涂料，其特征在于，按重量份計包括以下原料組分： 熱固性環(huán)氧樹脂100份， 增塑劑10~40份， 陶瓷粉20~40份， 玻璃纖維0.1~0.4份， 線性氨基聚醚聚硅氧烷嵌段共聚物〇. 2~0.6份， 聚丙烯酸酯0.2~0.6份， 2，5-二特丁基對苯二酚0.1~0.5份， 溶劑為40~80份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，其特征在于:所述線性氨基聚醚聚硅氧烷嵌段共聚物的 氨基含量為0.3~1.0mmol/g，25°C粘度為400mPa · S~8000mPa · S，數(shù)均分子量為10000~ 100000。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，其特征在于:所述涂料還包括增粘劑0.05~0.2重量份， 消泡劑0.1~0.5重量份。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，其特征在于:所述增塑劑為鄰苯二甲酸酯和/或鄰苯二 甲酸二丁酯。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，其特征在于:所述涂料還包括二硫化鉬0.05~0.2重量 份。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的涂料，其特征在于:所述為陶瓷粉的粒徑為10~50μπι。7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的涂料，其特征在于:所述溶劑為40~60wt%的乙醇水溶液。8. -種如權(quán)利要求1-7中任意一項所述的防垢防腐油田管材的涂料的制備方法，其特 征在于，先將增塑劑、線性氨基聚醚聚硅氧烷嵌段共聚物和聚丙烯酸酯加入溶劑中，然后再 加入熱固性環(huán)氧樹脂、耐磨顆粒和玻璃纖維，分散均勻，得到所述的油田管材的涂料。9. 一種防垢防腐油田管材，其特征在于:所述油田管材的外壁設(shè)置有防垢層，所述防垢 層由噴涂在油管外壁的權(quán)利要求1-7中任一所述的涂料經(jīng)熱固化形成。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的油田管材，其特征在于:所述熱固化的溫度為350~420°C，時 間為60~240min。
【文檔編號】B05D3/00GK106010099SQ201610427092
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】蒲寶林, 王耀東, 任偉, 王磊, 周泉, 王建春, 康壽惠, 許文忠, 彭萬田
【申請人】勝利油田勝鑫防腐有限責(zé)任公司