一種核磁測井儀用復合材料天線及其制備方法
【專利摘要】一種核磁測井儀用復合材料天線，由內(nèi)殼、外殼組成，不銹鋼接頭的內(nèi)壁和銅網(wǎng)天線粘接定位在內(nèi)殼的外表面，內(nèi)殼和外殼的材質(zhì)為耐高溫復合材料，其配方的重量份數(shù)組成為；9～14份CY-179多官能團脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、10～16份甲基納迪克酸酐固化劑、0.2～0.3份改性咪唑促進劑，以及70～80份S2高強無捻玻璃纖維的增強材料。采用本發(fā)明設計的核磁測井儀用復合材料天線及其制備方法，可有效解決現(xiàn)有進口產(chǎn)品存在的金屬接頭開膠脫落、油液滲漏的問題，各項性能達到或超過國外同類進口產(chǎn)品水平，產(chǎn)品性價比高，可推廣應用于其他型號的測井設備，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
【專利說明】—種核磁測井儀用復合材料天線及其制備方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于石油測井儀器領域，尤其涉及一種具有耐高溫、高壓、密封性好、粘接強度高的核磁測井儀用復合材料天線及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石油工業(yè)勘探和開采過程中，需要通過測井技術(shù)對井下原油情況進行判定分析。測井技術(shù)是一種利用電、磁、聲、熱、核等物理原理制造的測井儀器，由測井電纜深入井內(nèi)，使地面電測儀器沿井筒連續(xù)記錄隨深度變化的各種參數(shù)，識別井下油、氣、水層的分布狀況，監(jiān)測油層的工作狀況。測井儀器通常工作于地下4000米左右的油井中，伴隨井下高溫、高壓、油、水、氣、泥漿等復雜環(huán)境，核磁測井儀器探頭天線部分一般采用油壓平衡技術(shù)，利用玻璃纖維復合材料的高強度、耐腐蝕、耐高溫及絕緣特性，將井下環(huán)境壓力通過復合材料天線殼體及其內(nèi)部活塞結(jié)構(gòu)形成的高壓硅油來承擔，從而保護測井儀器內(nèi)部電子元件和機械部分的正常工作。核磁測井復合材料天線殼體在實際工程應用中主要存在兩個問題:一是如何確保高溫、高壓下天線殼體的密封防滲性能，二是如何實現(xiàn)復合材料與金屬天線環(huán)的可靠連接，以上兩方面是直接關(guān)系到核磁測井儀器在井下能否正常工作的關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]目前國內(nèi)石油測井市場使用的核磁測井復合材料天線基本上全部采用美國哈里伯頓公司的進口產(chǎn)品，該公司采用耐高溫環(huán)氧樹脂通過纖維纏繞技術(shù)成型復合材料殼體，然后采用高溫膠粘劑將金屬天線環(huán)與復合材料殼體粘接為一體。根據(jù)國內(nèi)測井公司反饋信息，進口復合材料天線殼體在使用一段時間后，個別產(chǎn)品會出現(xiàn)油液滲漏到復合材料內(nèi)部、金屬天線環(huán)脫落等問題，影響測井儀器的探測精度和正常工作，此外一旦天線殼體出現(xiàn)問題需要更換時，進口產(chǎn)品采購周期長、價格昂貴，影響公司的生產(chǎn)進度和經(jīng)濟效益，因此國內(nèi)石油測井市場急需開發(fā)出性能可靠、性價比高的核磁測井用復合材料天線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是介紹一種核磁測井儀用復合材料天線及其制備方法，制備的復合材料天線具有耐高溫、密封性好、粘接強度高等優(yōu)異性能，用于解決測井用復合材料天線在惡劣環(huán)境下與金屬接頭的可靠連接及復合材料殼體的密封性問題，該方法可用于推廣復合材料天線在石油勘探工業(yè)測井工程中的廣泛應用，實現(xiàn)替代進口產(chǎn)品的目的。
[0005]為了實現(xiàn)所述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種核磁測井儀用復合材料天線，由內(nèi)殼、外殼組成，不銹鋼接頭的內(nèi)壁和銅網(wǎng)天線粘接定位在內(nèi)殼的外表面，內(nèi)殼和外殼的材質(zhì)為耐高溫復合材料，其配方的重量份數(shù)組成為；9?14份CY-179多官能團脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、10?16份甲基納迪克酸酐固化劑、0.2?0.3份改性咪唑促進劑，以及70?80份S2高強無捻玻璃纖維的增強材料。
[0006]本發(fā)明所述銅網(wǎng)天線外表面成型富樹脂防滲層，其防滲層的基體樹脂采用纏繞用耐高溫本體樹脂，樹脂重量含量控制在80?90%之間，增強材料采用面密度為30?50g/m2的聚酯表面租。[0007]本發(fā)明所述防滲層的厚度為1?2mm。
[0008]本發(fā)明所述增強材料聚酯表面氈使用前放入烘箱100°C烘干1?2小時。
[0009]本發(fā)明所述不銹鋼接頭內(nèi)壁與內(nèi)殼采用耐高溫膠粘劑粘接，不銹鋼接頭外表面連接段設計為寬度5?8_、深度2?4mm的溝槽結(jié)構(gòu)。
[0010]本發(fā)明所述核磁測井儀用復合材料天線的外表面噴涂膠衣樹脂。
[0011]一種核磁測井儀用復合材料天線的制備方法，其步驟為:
(1)用濕法纏繞工藝成型復合材料天線內(nèi)殼，固化完全后機加工、脫模；
(2)對不銹鋼接頭粘接面進行酸洗、噴砂、陽極氧化處理；對內(nèi)殼的粘接面進行打磨、溶劑清洗處理；
(3)將不銹鋼接頭內(nèi)壁、銅網(wǎng)天線粘接定位在復合材料內(nèi)殼上；
(4)步驟(3)粘結(jié)固化后在銅網(wǎng)天線外表面成型富樹脂防滲層；
(5)用濕法纏繞工藝成型復合材料天線外殼，成型時纖維浸潰樹脂后直接纏繞在不銹鋼接頭的溝槽結(jié)構(gòu)上；
(6)打磨光滑外殼的外表面，在上面噴涂膠衣樹脂。
[0012]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果:
采用本發(fā)明設計的核磁測井儀用復合材料天線及其制備方法，可有效解決現(xiàn)有進口產(chǎn)品存在的金屬接頭開膠脫落、油液滲漏的問題，各項性能達到或超過國外同類進口產(chǎn)品水平，產(chǎn)品性價比高，可推廣應用于其他型號的測井設備，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明復合材料測井儀用天線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:1、內(nèi)殼；2不銹鋼接頭；3、銅網(wǎng)天線；4、防滲層；5、外殼；6、膠衣樹脂?！揪唧w實施方式】
[0015]通過下面的實施例可以詳細的解釋本發(fā)明，公開本發(fā)明的目的旨在保護本發(fā)明范圍內(nèi)的一切技術(shù)改進。
[0016]某核磁測井儀用復合材料天線殼體總長度1995mm,外徑152.4mm,內(nèi)徑133.5mm,復合材料殼體夾層中鋪設兩路銅網(wǎng)天線并從殼體內(nèi)壁引出，要求天線殼體用復合材料180°C下彎曲強度保留率大于50%，天線殼體經(jīng)0.35MPa氣體內(nèi)壓氣密性檢驗不應漏氣，兩端不銹鋼天線環(huán)與復合材料連接可靠。該復合材料天線殼體按照本專利設計的制備方案進行實施。
[0017]1、總體技術(shù)方案設計
該復合材料天線殼體結(jié)構(gòu)由內(nèi)至外依次為天線內(nèi)殼、銅網(wǎng)天線、防滲層、天線外殼。首先采用濕法纏繞工藝成型厚度5mm的合材料天線內(nèi)殼，固化完全后機加工至壁厚4mm，脫模，然后將不銹鋼接頭、銅網(wǎng)天線通過高溫膠粘劑粘接固定在復合材料內(nèi)殼外表面，固化后在銅網(wǎng)天線外表面成型厚度1.5mm的富樹脂防滲層，接著采用濕法纏繞工藝成型厚度6_的復合材料天線外殼，固化完全后機加工至外徑152.4mm，打磨光滑外表面，噴涂膠衣樹脂。
[0018]2、耐高溫復合材料配方
配方一:復合材料天線殼體采用本發(fā)明設計的耐高溫基體樹脂配方，按照質(zhì)量比稱取10份的CY-179多官能團脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、10.5份甲基納迪克酸酐固化劑、0.2份改性咪唑促進劑，充分攪拌混合均勻至目測無明顯色差，將79.3份S2高強無捻玻璃纖維去除外包裝后放入烘箱100°C烘干2h，采用上述配方纏繞成型復合材料單向板，加工成標準試樣后測試其180°C下的彎曲強度保留率為52%，滿足指標要求。
[0019]配方二:按照質(zhì)量比稱取14份的CY-179多官能團脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、15份甲基納迪克酸酐固化劑、0.3份改性咪唑促進劑，充分攪拌混合均勻至目測無明顯色差，將70.7份S2高強無捻玻璃纖維去除外包裝后放入烘箱100°C烘干2h，采用上述配方纏繞成型復合材料單向板，加工成標準試樣后測試其180°C下的彎曲強度保留率為50%，滿足指標要求。
[0020]配方三:按照質(zhì)量比稱取9份的CY-179多官能團脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、15份甲基納迪克酸酐固化劑、0.2份改性咪唑促進劑，充分攪拌混合均勻至目測無明顯色差，將75.8份S2高強無捻玻璃纖維去除外包裝后放入烘箱100°C烘干2h，采用上述配方纏繞成型復合材料單向板，加工成標準試樣后測試其180°C下的彎曲強度保留率為53%，滿足指標要求。
[0021]3、復合材料殼體與不銹鋼接頭連接設計
復合材料天線殼體兩端的不銹鋼連接環(huán)外表面連接段設計為4道寬度5mm，深度2.5mm的環(huán)形槽，槽間距4mm，采用酸洗、噴砂、陽極氧化方式對不銹鋼連接環(huán)內(nèi)、外粘接面清潔處理,采用砂紙打磨、溶劑清洗方式對復合材料粘接面打磨處理,晾干待用。采用耐高溫膠粘劑將不銹鋼連接環(huán)與復合材料內(nèi)殼粘接定位，復合材料外殼成型過程中將纖維直接纏繞在不銹鋼環(huán)形槽內(nèi)，利用纖維纏繞過程中的張緊力和樹脂固化后收縮抱緊力，實現(xiàn)可靠連接。
[0022](4)復合材料殼體密封設計
采用本發(fā)明設計的防滲層結(jié)構(gòu)形式，采用手工鋪放工藝在復合材料天線內(nèi)殼銅網(wǎng)天線外表成型厚度1.5mm的富樹脂防滲層，富樹脂層基體樹脂采用耐高溫本體樹脂，增強材料采用面密度30g/m2的聚酯表面氈和面密度220g/m2的高強玻璃布，樹脂重量含量控制在80?90%之間，高溫固化后成型天線外殼，然后通過0.35MPa氣體內(nèi)壓氣密性檢驗，未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，滿足密封要求。
[0023](5)效果檢驗
采用本專利設計成型的核磁測井復合材料天線，通過了耐高溫試驗、承壓氣密性試驗、裝機電氣性能試驗等性能測試，各項性能到全部達到技術(shù)指標要求，經(jīng)過近1年的油田試用，未出現(xiàn)不銹鋼連接環(huán)脫落、油液滲漏等問題，用戶反饋良好。
[0024]本發(fā)明未詳述部分為現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種核磁測井儀用復合材料天線，由內(nèi)殼(1)、外殼(5)組成，不銹鋼接頭(2)的內(nèi)壁和銅網(wǎng)天線(3)粘接定位在內(nèi)殼(1)的外表面，其特征是:內(nèi)殼(1)和外殼(5)的材質(zhì)為耐高溫復合材料，其配方的重量份數(shù)組成為；9?14份CY-179多官能團脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、10?16份甲基納迪克酸酐固化劑、0.2?0.3份改性咪唑促進劑，以及70?80份S2高強無捻玻璃纖維的增強材料。
2.如權(quán)利要求1所述的核磁測井儀用復合材料天線，其特征是:銅網(wǎng)天線(3)外表面成型富樹脂防滲層(4)，其防滲層(4)的基體樹脂采用纏繞用耐高溫本體樹脂，樹脂重量含量控制在80?90%之間，增強材料采用面密度為30?50g/m2的聚酯表面氈。
3.如權(quán)利要求2所述的核磁測井儀用復合材料天線，其特征是:所述防滲層4的厚度為1?2mm。
4.如權(quán)利要求2所述的核磁測井儀用復合材料天線，其特征是:所述增強材料聚酯表面氈使用前放入烘箱100°C烘干1?2小時。
5.如權(quán)利要求1或2所述的核磁測井儀用復合材料天線，其特征是:不銹鋼接頭(2)內(nèi)壁與內(nèi)殼(1)采用耐高溫膠粘劑粘接，不銹鋼接頭(2)外表面連接段設計為寬度5?8mm、深度2?4_的溝槽結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的核磁測井儀用復合材料天線，其特征是:核磁測井儀用復合材料天線的外表面噴涂膠衣樹脂(6 )。
7.—種權(quán)利要求1所述的核磁測井儀用復合材料天線的制備方法，其特征是:其步驟為:①用濕法纏繞工藝成型復合材料天線內(nèi)殼(1)，固化完全后機加工、脫模；②對不銹鋼接頭(2)粘接面進行酸洗、噴砂、陽極氧化處理；對內(nèi)殼(1)的粘接面進行打磨、溶劑清洗處理；③將不銹鋼接頭(2)內(nèi)壁、銅網(wǎng)天線(3)粘接定位在復合材料內(nèi)殼(1)上；④步驟(3)粘結(jié)固化后在銅網(wǎng)天線(3)外表面成型富樹脂防滲層(4)；⑤用濕法纏繞工藝成型復合材料天線外殼(5)，成型時纖維浸潰樹脂后直接纏繞在不銹鋼接頭(2)的溝槽結(jié)構(gòu)上；⑥打磨光滑外殼(5)的外表面，在上面噴涂膠衣樹脂(6 )。
【文檔編號】C08G59/42GK103633432SQ201310519606
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】樊曉斌, 鄭勁東, 郭曉偉, 劉樹亮 申請人:中國船舶重工集團公司第七二五研究所