CN1058315C - 一种复合材料岩心筒 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合材料岩心筒。它以尼龙为基体材料，加入预先偶联处理和胀拉的玻璃纤维层增强材料、碱金属助催化剂、聚异氰酸脂胶聚合剂离心浇注复合而成。该岩心筒管材可根据直接浇注成型的外螺纹丝扣或支口实现丝扣、套接、胶粘连接。其强度高，质轻，价廉，耐磨耐腐蚀。不仅在取心作业中有效提高取心工具性能，降低取心工具成本，而且可广泛用于液-固两相流或气管道输送，达到节能降材降耗的目的。

Description

一种复合材料岩心筒
本发明属于石油钻井取心工具产品。
本发明以前，石油钻井取心工具中，岩心筒通常是采用无缝合金钢管制成。其内表面比较粗糙，尤其是存放或使用一段时间后，长期的腐蚀、氧化使得内表面更加粗糙，尽管可以进行防锈耐腐蚀处理，但均不能从根本上解决问题，因而岩心与岩心筒之间摩擦力较大，岩心进筒困难，不利于取心质量的进一步提高。
本发明的目的是为了从根本上降低岩心与岩心筒之间的摩擦力，减少岩心进筒阻力，提高取心工具性能和取心质量以及岩心筒的抗腐蚀能力。本发明采用尼龙作复合基体材料，加入体积百分含量为0～25％预先偶联处理的高模量玻璃纤维层[2]进行预应力胀拉，在真空蒸馏状态下脱水的同时加入重量百分比1～2‰的碱金属助催化剂，重量百分比1～15‰的聚异氰酸脂胶聚合剂添加剂材料离心浇注复合而成。尼龙基体材料的单体为己内酰胺，玻璃纤维层[2]是为了提高整体管材的拉伸强度、稳定性等机械性能并按管体性能要求进行预应力胀拉以控制管体的线胀系数。碱金属是影响控制聚合反应速度的助催化剂，聚异氰酸脂胶是聚合反应的聚合剂。
本发明上述目的是这样解决的：将己内酰胺尼龙6单体置于熔料釜中进行化料，化料后置于真空反应釜中140℃温度条件下真空蒸馏脱水，置一定时间(10～15分钟)后加入尼龙6单体料量重量百分比1～2‰的碱金属添加剂材料再继续真空脱水10～20分钟，真空脱水完毕，将尼龙6单体料量重量百分比1～15‰的聚异氰酸脂胶同化料液混合均匀快速浇入预先高温预热(160～180℃)、并在模具内胀拉玻璃纤维层[2]的钢制管模中进行离心旋转15～25分钟直至完全聚合成型。模具转速根据筒体[3]外径及壁厚要求控制在150～720转/分钟范围内，聚合成型后同温度条件下保温处理等壁厚小时数消除内应力。玻璃纤维层[2]由单丝按不同体积百分含量经纬比织成纤维布或筒。复合材料岩心筒体[3]两端按实用需要而进行一定齿形或支口柱面模具设计同管体直接浇注一次成型外螺纹或支口，根据筒体[3]两端所成型的外螺纹或支口与圆柱体连接接头[1]相互配合实现丝扣连接、套接或胶粘连接以满足不同长度需要。
图1：一种复合材料岩心筒主视图
附图说明：
1.连接接头  2.玻璃纤维层  3.复合材料岩心筒体
现结合说明书附图，对本发明作进一步详细的描述：
根据长度和机械性能要求将玻璃纤维层[2]进行偶联和预先预应力胀拉预处理。将预先加工好的钢制双瓣组合丝扣模具或支口柱面模具同特制长卧式离心机钢制管模整体定位固定。钢制管模端部和中间均采用均匀周向可调式定向支承，通过管模上下端盖设有的升温加热管将模腔加热至160～180℃。按所需壁厚及长度要求，将定量己内酰胺(尼龙6)单体熔化后进行140℃温度条件下真空蒸馏脱水。脱水反应过程中加入尼龙6单体料量重量百分比1～2‰的定量碱金属添加剂。脱水完毕将混合液同尼龙6单体量重量百分比1～15‰的聚异氰酸脂胶混合，搅拌均匀，快速注入预热(160～180℃)模具内进行离心旋转直至完全聚合脱模。这样筒体[3]两端形成与钢制双瓣组合丝扣模具或支口柱面模具相一致的外螺纹丝扣或支口柱面，圆柱体连接接头[1]根据筒体[3]两端所成型的外螺纹或支口相配合实现丝扣连接、套接或胶粘连接，直至所需长度要求。在150℃以内的温度条件下，下井进行取心作业实现取心目的或实现长距离管道不同介质输送目的。
本发明的复合材料岩心筒体[3]是采用尼龙为基体，一定体积百分含量的高模量玻璃纤维层[2]加强并加入定量重量百分比含量的碱金属、聚异氰酸脂胶添加助剂复合离心浇注成型。该筒体[3]两端有直接浇注一次成型的外螺纹丝扣、支口柱面，圆柱体连接接头[1]与筒体[3]所成型丝扣或支口相配合实现丝扣连接、套接或胶粘连接。所形成的复合材料岩心筒表面光滑，摩擦系数低，长期耐腐蚀。不仅能有效地降低岩心进筒阻力，进一步提高取心工具性能和取心质量；而且重量轻，成本低，可大大降低取心工具成本，还可缓解钢材供需矛盾。
本发明所需设备简单，设备利用率高，方便易行，产品性能稳定可靠，无任何污染和三废处理。不仅广泛适用于石油钻井取心作业及同类型施工作业；更重要的是能广泛应用于液-固两相流管道输送以及气管线输送，节能、节材和降耗。

Claims (4)

1.一种复合材料岩心筒，由连接接头[1]、玻璃纤维层[2]、复合材料岩心筒体[3]所构成，其特征在于复合材料岩心筒体[3]以尼龙为基体材料，加入体积百分含量0～25％预先偶联处理的高模量玻璃纤维层[2]，进行预应力胀拉，在真空蒸馏状态下脱水的同时加入重量百分比1～2‰的碱金属助催化剂，重量百分比1～15‰的聚异氰酸脂胶聚合剂添加剂材料采用离心浇注工艺复合而成。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料岩心筒，其特征是筒体[3]两端可直接浇注一次成型的外螺纹或支口，圆柱体连接接头[1]根据筒体[3]的两端所成型的外螺纹或支口相互配合实现连接方式。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料岩心筒，其特征是玻璃纤维层[2]由单丝采用不同体积百分含量经纬比织成纤维布或筒。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料岩心筒，其特征是连接接头[1]可采用钢制内螺纹或高分子复合材料内螺纹或支口柱面形式与筒体[3]两端所成型的外螺纹或支口实现丝扣连接、套接或胶粘连接。
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