專利名稱：一種油田井下器材的防護(hù)性涂層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出一種用于油田井下器材上的防護(hù)性涂層及其制備方法。
(二)技術(shù)背景目前用于油田井下器材的防護(hù)性材料主要可分為無機(jī)鍍層和有機(jī)涂層。無機(jī)鍍層主要為以電鍍或化學(xué)鍍的方法鍍覆金屬、金屬合金或金屬與其它材料的復(fù)合材料鍍層，目前應(yīng)用最為廣泛的是化學(xué)鍍鎳磷合金。鎳磷合金防護(hù)性鍍層具有優(yōu)異的耐腐蝕性、耐高溫性、耐摩擦性，但是生產(chǎn)工藝復(fù)雜，鍍覆過程中有析氫反應(yīng)，非常容易造成孔隙，從而導(dǎo)致鍍層的點(diǎn)腐蝕，該工藝產(chǎn)生大量的含重金屬廢水，廢水較難處理，處理費(fèi)用也較高，此外該工藝原材料成本也較高，因此極大地限制了該工藝的應(yīng)用。有機(jī)防護(hù)性材料主要以高分子材料為主，其中主要是環(huán)氧樹脂以及用其它高分子材料改性的環(huán)氧樹脂，如環(huán)氧酚醛樹脂、環(huán)氧瀝青樹脂等。在實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧樹脂類涂層在高溫、含油、含鹽堿水的井下作業(yè)環(huán)境中的破壞的主要因素為一方面，原油可以將樹脂涂層溶漲，導(dǎo)致涂層破壞，另一方面含鹽堿水也容易對樹脂涂層造成破壞。井下的高溫環(huán)境對以上兩個(gè)因素都起到促進(jìn)作用。因此提高樹脂的耐油性、耐鹽水性和耐高溫性是提高樹脂類防護(hù)性涂層性能的關(guān)鍵和根本途徑。此外，原油中溶解的蠟質(zhì)(主要為C15～C70的直鏈烷烴，常溫下為固體，當(dāng)與原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)混合時(shí)則為粘性液體)在原油從井底上升到井口的過程中，由于溫度、壓力的降低，導(dǎo)致溶解度下降而析出并凝結(jié)在井下器材壁上形成結(jié)蠟。結(jié)蠟是油田生產(chǎn)中不可避免的問題，嚴(yán)重的結(jié)蠟導(dǎo)致減產(chǎn)甚至停產(chǎn)，頻繁的除蠟也會(huì)使生產(chǎn)效率下降，生產(chǎn)費(fèi)用提高。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出一種以液體聚硫預(yù)聚物嵌段改性的環(huán)氧樹脂防護(hù)性涂層及其制備方法。在涂層中使用聚硫-環(huán)氧嵌段共聚物作為防護(hù)性的主體材料，它是由液體聚硫預(yù)聚物和環(huán)氧樹脂在有機(jī)胺類催化劑的作用下，反應(yīng)生成嵌段共聚物。由上述聚硫3涂層的制備將欲防護(hù)的油田井下器材預(yù)先進(jìn)行除油、除銹等表面前處理以獲得清潔表面，再將上述方法制備的涂料用浸涂、刷涂、噴涂等方式涂覆在其表面成一定厚度的涂層，最后將涂層在30～120℃的溫度下進(jìn)行充分地固化處理。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1將平均分子量為4000的端巰基液體聚硫預(yù)聚物4.0公斤與E-51環(huán)氧樹脂20.0公斤加入到帶有攪拌器反應(yīng)器中，攪拌并加熱至80℃，加入5克的2，4，6-(N，N-二甲基氨甲基)苯酚，反應(yīng)2小時(shí)，降溫至室溫，得到聚硫-環(huán)氧嵌段共聚物。將獲得的聚硫-環(huán)氧嵌段共聚物100份，防蠟劑5份，石英粉30份，氣相二氧化硅0.1份，活性稀釋劑5份，有機(jī)胺類固化劑15份充分混合均勻后備用。將欲防護(hù)的油田井下器材預(yù)先進(jìn)行除油、除銹等表面前處理以獲得清潔表面。將制備好的涂料均勻地噴涂于器材的表面，直到獲得需要的厚度。將該涂層在100℃固化完全。
實(shí)施例2將平均分子量為1000的端巰基液體聚硫預(yù)聚物10.0公斤與E-44環(huán)氧樹脂40.0公斤加入到帶有攪拌器反應(yīng)器中，攪拌并加熱至70℃，加入50克二乙烯三胺，反應(yīng)2小時(shí)，降溫至室溫，得到聚硫-環(huán)氧嵌段共聚物。將獲得的聚硫-環(huán)氧嵌段共聚物100份，防蠟劑0.1份，石墨粉40份，鐵紅粉5份，氣相二氧化硅0.2份，活性稀釋劑15份，有機(jī)胺類固化劑10份，咪唑類固化劑3份充分混合均勻后備用。將欲防護(hù)的油田井下器材預(yù)先進(jìn)行除油、除銹等表面前處理以獲得清潔表面。將制備好的涂料均勻地噴涂于器材的表面，直到獲得需要的厚度。將該涂層在80℃固化完全。
實(shí)施例3將平均分子量為2500的端巰基液體聚硫預(yù)聚物25.0公斤與E-51環(huán)氧樹脂40.0公斤加入到帶有攪拌器反應(yīng)器中，攪拌并加熱至60℃，加入100克二乙烯三胺，反應(yīng)5小時(shí)，降溫至室溫，得到聚硫-環(huán)氧嵌段共聚物。將獲得的聚硫-環(huán)氧嵌段共聚物100份，防蠟劑1份，石英粉25份，碳黑10份，鐵紅粉5份，氣相二氧化硅0.2份，非活性稀釋劑10份，咪唑類固化劑10份充分混合均勻后備用。將-環(huán)氧嵌段共聚物、防蠟劑、填充劑、稀釋劑和固化劑按照一定比例配制成涂料，將該涂料涂覆成一定厚度的涂層并固化。由于聚硫聚合物具有優(yōu)異的耐油性和耐鹽水腐蝕的能力，嵌段共聚的方式可以結(jié)合兩種共聚原材料的優(yōu)點(diǎn)，并彌補(bǔ)其缺點(diǎn)，因此賦予涂層高耐腐蝕性。涂層中的防蠟劑為由稠環(huán)芳香烴及其衍生物組成的混合物，主要來自煤焦油中230～390℃的餾分。由于聚硫聚合物與防蠟劑的溶解度參數(shù)相差很大，防蠟劑會(huì)從固化后的涂層中緩慢地遷移至涂層表面，聚硫聚合物的憎油性和其柔性的鏈段為這種遷移提供了動(dòng)力和通道，使得涂層具有優(yōu)異的防結(jié)蠟的性能。該涂層可用作油田井下器材的防護(hù)性涂層，不僅可以耐受油田井下的高溫、原油、含鹽堿水的高腐蝕性使用環(huán)境，延長器材的使用壽命，而且還具有防結(jié)蠟的功能。
該涂層的制備方法如下1聚硫-環(huán)氧嵌段共聚物的制備由液體聚硫預(yù)聚物和環(huán)氧樹脂在有機(jī)胺類催化劑的作用下，在50～100℃反應(yīng)0.5～5小時(shí)，生成嵌段共聚物。液體聚硫預(yù)聚物與環(huán)氧樹脂之比為5～80∶100(質(zhì)量比)。液體聚硫預(yù)聚物的平均分子量在500～10000之間并具有巰基端官能團(tuán)。有機(jī)胺類催化劑應(yīng)至少具有一個(gè)叔胺官能團(tuán)，如二乙烯三胺、芐基二甲基胺、2，4，6-(N，N-二甲基氨甲基)苯酚等，用量為液體聚硫預(yù)聚物的0.1～10％(質(zhì)量比)。
2涂料的制備由聚硫-環(huán)氧嵌段共聚物、填充劑、稀釋劑和固化劑按照一定比例混合均勻，配制成涂料。涂料的成份及配比為(1)聚硫-環(huán)氧嵌段共聚物按上述制備方法制備，用量為100份。
(2)防蠟劑由稠環(huán)芳香烴及其衍生物組成的混合物，主要來自煤焦油中230～390℃的餾分，用量為0.1～5份。
(3)填充劑可以選用石英粉、氧化鋁粉、石墨粉、鐵紅粉、碳黑和氣相二氧化硅粉中的一種或多種，用量為5～50份。
(4)稀釋劑可以選用活性或非活性稀釋劑，用量為0～30份。
(5)固化劑可以選用有機(jī)胺類和咪唑類固化劑中的一種或兩種，用量為5～50份。欲防護(hù)的油田井下器材預(yù)先進(jìn)行除油、除銹等表面前處理以獲得清潔表面。將制備好的涂料均勻地噴涂于器材的表面，直到獲得需要的厚度。將該涂層在70℃固化完全。
實(shí)施例4將平均分子量為8000的端巰基液體聚硫預(yù)聚物40.0公斤與E-51環(huán)氧樹脂50.0公斤加入到帶有攪拌器反應(yīng)器中，攪拌并加熱至70℃，加入芐基二甲基胺70克，二乙烯三胺100克，反應(yīng)2小時(shí)，降溫至室溫，得到聚硫-環(huán)氧嵌段共聚物。將獲得的聚硫-環(huán)氧嵌段共聚物100份，防蠟劑0.5份，石墨粉20份，鐵紅粉25份，氣相二氧化硅1份，活性稀釋劑50份，非活性稀釋劑10份，有機(jī)胺類固化劑45份，充分混合均勻后備用。將欲防護(hù)的油田井下器材預(yù)先進(jìn)行除油、除銹等表面前處理以獲得清潔表面。將制備好的涂料均勻地噴涂于器材的表面，直到獲得需要的厚度。將該涂層在30℃固化完全。
權(quán)利要求
1.一種油田井下器材的防護(hù)性涂層，其特征在于該涂層是由聚硫-環(huán)氧嵌段共聚物100份，防蠟劑0.1～5份，填充劑5～50份，稀釋劑0～30份，固化劑5～50份配制成涂料，將該涂料涂覆成一定厚度的涂層并固化而得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防護(hù)性涂層，其特征在于該涂層中的聚硫-環(huán)氧嵌段共聚物是由液體聚硫預(yù)聚物和環(huán)氧樹脂在有機(jī)胺類催化劑的作用下，在50～100℃反應(yīng)0.5～5小時(shí)而生成，液體聚硫預(yù)聚物與環(huán)氧樹脂之比為5～80∶100(質(zhì)量比)，液體聚硫預(yù)聚物的平均分子量在500～10000之間并具有巰基端官能團(tuán)，有機(jī)胺類催化劑應(yīng)至少具有一個(gè)叔胺官能團(tuán)，用量為液體聚硫預(yù)聚物的0.1～10質(zhì)量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防護(hù)性涂層，其特征在于該涂層中的防蠟劑為由稠環(huán)芳香烴及其衍生物組成的混合物，填充劑可以選用石英粉、氧化鋁粉、石墨粉、鐵紅粉、碳黑和氣相二氧化硅粉中的一種或多種，稀釋劑可以選用活性或非活性稀釋劑，固化劑可以選用有機(jī)胺類和咪唑類固化劑中的一種或兩種。
全文摘要
本發(fā)明提出一種用于油田井下器材的防護(hù)性涂層及其制備方法，具體來說是由聚硫－環(huán)氧嵌段共聚物、防蠟劑、填充劑、稀釋劑、固化劑配制成涂料，將該涂料涂覆成一定厚度的涂層并固化而得到。該涂層不僅可以耐受油田井下的高溫、含油、含鹽堿水的高腐蝕性使用環(huán)境，而且還具有防止結(jié)蠟的功能。
文檔編號(hào)C09D163/00GK1772821SQ20041004401
公開日2006年5月17日 申請日期2004年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月8日
發(fā)明者邵延斌, 孫克寧, 邵延文, 吳金珠 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)