CN109517480A - 一种油管内壁环氧树脂-碳化硼涂料制备及喷涂方法 - Google Patents

Abstract

一种油管内壁环氧树脂‑碳化硼涂料制备及喷涂方法，通过科学调配原料组分，制备得到具有防腐、耐磨、抗高温的油管内壁涂料。喷涂方法为静电喷涂—热固化处理，将油管内壁打磨、除油、除锈，喷砂使其锚纹深度60μm，接着在丙酮中超声清洗、吹干；将环氧树脂粉末与改性后的碳化硼粉末混合；将油管200℃下预热3min，调整喷涂电压60‑70V，喷涂气压0.25MPa，将涂料均匀喷涂在预热后的油管内壁表面，喷涂厚度1mm，并在在220℃下保温3min，使环氧树脂充分交联固化流平，经喷涂处理后的油管内壁具备防腐、耐磨、抗高温等恶劣环境下工作需求。

Description

一种油管内壁环氧树脂-碳化硼涂料制备及喷涂方法

技术领域

本发明涉及油田油管内壁防腐涂料制备及喷涂方法，具体而言是一种油管内壁环氧树脂-碳化硼涂料制备及喷涂方法。

背景技术

在油田开发过程中，应用机采系统采用存在着杆管偏磨问题。并且随着油田进入中、高含水期开采阶段，抽油井的井况不断发生变化，受油井高含水、注聚合物等因素的影响，油管与抽油杆间的摩擦与磨损问题日显突出，成为近年来困扰油气生产并被广泛讨论的热点问题之一。油管与抽油杆间的相对运动是发生在冲程范围内的往复运动，运动速度通常在1m/s以下，属于低速运动，在此范围内如果发生管杆间的相对接触，必将发生摩擦现象，此时若管杆间润滑不良，则将会引起磨损。管杆间的表面接触问题十分复杂，因为受井身结构、工作制度、杆柱结构、井液性质等多方面因素的影响，所以摩擦与磨损现象并不仅仅发生于斜井或水平井当中，当油井处于高含水期，或受到注聚合物等因素的影响时，油管内壁与抽油杆间液体润滑条件变差，即使是在直井中，也同样会发生摩擦与磨损现象。偏磨井数量多、分布广泛，近几年来，抽油机井表现出来的抽油杆与油管之间的磨损现象日益严重。这些偏磨增大了油水井管漏、断脱等事故发生率，增加了油水井维修次数和成本，减少了油井有效工作时间，给油田带来了巨大的经济损失。

目前，大多油田都针对抽油杆、管偏磨现象进行了成因分析，并针对杆、管偏磨采取了减少抽油杆、管偏磨措施。主要的防偏磨措施包含有使用扶正器、涂覆耐磨耐蚀涂层、优化杆柱组合、加内衬管等。本课题就从耐磨耐蚀涂层方面出发，开发一种性能优异的耐磨耐蚀又能适应井下恶劣环境的环氧树脂-碳化硼涂料，从而减少杆管腐蚀、偏磨的发生。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足之处，提供一种油管内壁环氧树脂-碳化硼涂层及其制备方法。通过科学调配原料组分，制备得到具有防腐、耐磨、抗高温的油管内壁涂料，可用于油管内壁表面处理，经喷涂处理后的油管内壁具备防腐、耐磨、抗高温等恶劣环境下工作需求，满足油田生产。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种油管内壁环氧树脂-碳化硼涂料，由以下重量百分数的原料组成：粉末状双酚A键环氧树脂69%-75%、粉末状苯酚甲醛12%、粉末状改性碳化硼5%-10%、粉末状固化剂5%、粉末状导电剂3%（石墨导电剂KS）、固化促进剂1% （环氧树脂用促进剂）。

上述一种油管内壁环氧树脂-碳化硼涂料中的双酚A键环氧树脂按重量百分比由E-12型环氧树脂或E-44型环氧树脂或E-7型环氧树脂60%-80%与 F51型环氧树脂20%-40%组成。

上述一种油管内壁环氧树脂-碳化硼涂料中的固化剂按重量百分比由以下组分组成：乙二胺30%-45%；邻苯二甲酸 二甲脂 40%-55%；α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷5%-15%。

一种油管内壁环氧树脂-碳化硼涂料制备方法：

（1）制备固化剂

按质量百分比将30%-40%的乙二胺、40%-55%的邻苯二甲酸二甲脂、5%-15%的α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷混合，并在常温下搅拌0.5小时以上，形成固化剂；

（2）制备改性碳化硼颗粒

采用20%kh560、72%甲醇、8%水，并加醋酸调节pH至4，搅拌15min至溶液透明；用固体搅拌机搅拌碳化硼，并喷洒改性液，搅拌30min；其中kh560总用量为碳化硼量的1%；将改性后的碳化硼在120℃烘干2h；研磨成60μm粉末；

（3）制备一种油管内壁环氧树脂-碳化硼涂料

将粉末状69%-75%的双酚A键环氧树脂、粉末状12%苯酚甲醛、粉末状5%-10%改性碳化硼、粉末状5%固化剂、粉末状3%导电剂、1%固化促进剂按质量百分比混合，用球磨机500r/min的转速分散5min，研磨后粒径60微米。

一种油管内壁环氧树脂-碳化硼涂料喷涂方法：

采用静电喷涂—热固化处理，将油管内壁打磨、除油、除锈，喷砂使其锚纹深度60μm，接着在丙酮中超声清洗，取出冲洗吹干备用；将环氧树脂粉末与改性后的碳化硼粉末混合后，取出后备用；将油管200℃下预热3分钟，调整喷涂电压60-70V，喷涂气压0.25MPa，将一种油管内壁环氧树脂—碳化硼涂料均匀喷涂在预热后的油管内壁表面，喷涂厚度1mm；将喷涂后的油管在220℃下保温3min，使环氧树脂充分交联固化流平。

本发明的有益效果是：通过100万次实验数据表明，腐蚀量为0.029mm，年腐蚀速率0.018mm，温度达到150℃不发生物理化学性能变化。采用静电喷涂—热固化处理，喷涂后管柱内径Φ74mm，满足Φ70mm柱塞通过和Φ25mm抽油杆接箍（Φ55mm）配套需求。有效解决常规内衬管耐温性能差，温度在120℃后发生软化起泡问题，提高了稠油井防偏磨性能，减少了抽油杆断脱、油管漏失躺井，降低油井作业费用和原油生产成本，增加原油产量。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进行详细、完整、准确描述，以下实施例只是更加清楚的说明本发明的技术方案，因此只能示例，而不能限制本发明的保护范围。

一种油管内壁环氧树脂-碳化硼涂料，涂料由粉末状双酚A键环氧树脂69%-75%、粉末状苯酚甲醛12%，粉末状改性碳化硼5%-10%，粉末状固化剂5%、粉末状导电剂3%（石墨导电剂KS）、固化促进剂1% （环氧树脂用促进剂）组成。

所述粉末状双酚A键环氧树脂配方按重量份计，包括由E-12型环氧树脂或E-44型环氧树脂或E-7型环氧树脂60%-80%与 F51型环氧树脂20%-40%组成。

所述固化剂按质量百分比由以下组分组成：乙二胺30%-45%；邻苯二甲酸二甲脂40%-55%；α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷5%-15%，并在常温下搅拌0.5小时以上。

所述粉末状苯酚甲醛12%、粉末状导电剂3%（石墨导电剂KS）、固化促进剂1% （环氧树脂用促进剂）均为常规商店可以购买得到的。

所述环氧树脂平均粒径60μm，改性碳化硼平均粒径60μm，固化剂、导电剂、固化促进剂粒径均小于60μm。

一种油管内壁环氧树脂-碳化硼涂料制备方法：

制备粉末状双酚A键环氧树脂

按质量百分比E-12型环氧树脂或E-44型环氧树脂或E-7型环氧树脂60%-80%与 F51型环氧树脂20%-40%组成，用球磨机500r/min的转速分散5min。

制备改性碳化硼颗粒

20%kh560、72%甲醇、8%水，并加醋酸调节pH至4，搅拌15min至溶液透明；用固体搅拌机搅拌碳化硼，并喷洒改性液，搅拌30min；其中kh560总用量为碳化硼量的1%；将改性后的碳化硼在120℃烘干2h；研磨成60μm粉末；

制备固化剂

按质量百分比将40%的乙二胺、55%的邻苯二甲酸二甲脂、15%的α-氢-ω- 羟基-聚二甲基硅氧烷混合，并在常温下搅拌0.5小时以上，形成固化剂；

制备一种油管内壁环氧树脂-碳化硼涂料

将粉末状70%双酚A键环氧树脂、粉末状12%苯酚甲醛，粉末状9%改性碳化硼，粉末状5%固化剂、粉末状3%导电剂（石墨导电剂KS）、粉末状1%固化促进剂（环氧树脂用促进剂）按质量百分比混合，用球磨机500r/min的转速分散5min，研磨后粒径60μm。

一种油管内壁环氧树脂-碳化硼涂料喷涂方法：

采用静电喷涂—热固化处理工艺，将油管内壁打磨、除油、除锈，喷砂使其锚纹深度60μm，接着在丙酮中超声清洗，取出冲洗吹干备用；将环氧树脂粉末与改性后的碳化硼粉末混合后，取出后备用；将油管200℃下预热3分钟，调整喷涂电压60-70V，喷涂气压0.25MPa，将一种油管内壁环氧树脂-碳化硼涂料均匀喷涂在预热后的油管内壁表面，喷涂厚度1mm；将喷涂后的油管在220℃下保温3min，使环氧树脂充分交联固化流平。

下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不仅局限于实施例。需要说明的是，环氧树脂-碳化硼涂层的各项性能指标是通过以下的方法来进行测定的：

涂层硬度测试

测试方法参照标准GB/T6739《涂膜硬度铅笔测定法》。

样品制作：将B4C改性后与其他组分按照上述比例混合，混合后静电喷涂油管表面，涂层干膜厚度为1毫米，固化温度为220℃~250℃，固化时间为1~5min。

将铅笔以0.5mm/s速度在样品上水平移动3mm测定硬度，根据划痕，记录硬度数值。

涂层耐磨性能测试

测试方法参照标准GB/T23988《涂料耐磨性测定落砂法》。

样品制作：将B₄C改性后与其他组分按照上述比例混合，混合后静电喷涂油管表面，涂层干膜厚度为1毫米，固化温度为220℃~250℃，固化时间为1~5min。

将标准砂从914mm高度落到45°角的样品上，根据磨损区域，计算落砂量。

恒定耐湿热老化性能测试

按GB/T2423.3试验方法进行湿热老化试验。

试验条件：＋150℃，相对湿度85％。

试验前、后对试样黄变指数（ΔYI）按国标GB2409《塑料黄色指数试验方法》测定。

Claims (5)

1.一种油管内壁环氧树脂-碳化硼涂料，由以下重量百分数的原料组成：粉末状双酚A键环氧树脂69%-75%、粉末状苯酚甲醛12%、粉末状改性碳化硼5%-10%、粉末状固化剂5%、粉末状导电剂3%（石墨导电剂KS）、固化促进剂1% （环氧树脂用促进剂）。

2.根据权利要求1所述的一种油管内壁环氧树脂-碳化硼涂料，所述双酚A键环氧树脂按重量百分比由E-12型环氧树脂或E-44型环氧树脂或E-7型环氧树脂60%-80%与 F51型环氧树脂20%-40%组成。

3.根据权利要求1所述的一种油管内壁环氧树脂碳化硼涂料，所述固化剂按重量百分比由以下组分组成：乙二胺30%-45%；邻苯二甲酸 二甲脂 40%-55%；α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷5%-15%。

4.一种油管内壁环氧树脂-碳化硼涂料制备方法：

（1）制备固化剂

按质量百分比将30%-40%的乙二胺、40%-55%的邻苯二甲酸二甲脂、5%-15%的α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷混合，并在常温下搅拌0.5小时以上，形成固化剂；

（2）制备改性碳化硼颗粒

采用20%kh560、72%甲醇、8%水，并加醋酸调节pH至4，搅拌15min至溶液透明；用固体搅拌机搅拌碳化硼，并喷洒改性液，搅拌30min；其中kh560总用量为碳化硼量的1%；将改性后的碳化硼在120℃烘干2h；研磨成60μm粉末；

（3）制备一种油管内壁环氧树脂-碳化硼涂料

将粉末状69%-75%的双酚A键环氧树脂、粉末状12%苯酚甲醛、粉末状5%-10%改性碳化硼、粉末状5%固化剂、粉末状3%导电剂、1%固化促进剂按质量百分比混合，用球磨机500r/min的转速分散5min，研磨后粒径60微米。

5.一种油管内壁环氧树脂-碳化硼涂料喷涂方法

采用静电喷涂—热固化处理，将油管内壁打磨、除油、除锈，喷砂使其锚纹深度60μm，接着在丙酮中超声清洗，取出冲洗吹干备用；将环氧树脂粉末与改性后的碳化硼粉末混合后，取出后备用；将油管200℃下预热3分钟，调整喷涂电压60-70V，喷涂气压0.25MPa，将一种油管内壁环氧树脂—碳化硼涂料均匀喷涂在预热后的油管内壁表面，喷涂厚度1mm；将喷涂后的油管在220℃下保温3min，使环氧树脂充分交联固化流平。