專利名稱：一種油田井下器材的防護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性材料主要可分為無機鍍層和有機涂層。無機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。有機防護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)境對以上兩個因素都起到促進作用。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)，頻繁的除蠟也會使生產(chǎn)效率下降，生產(chǎn)費用提高。

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的油田井下器材預(yù)先進行除油、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℃的溫度下進行充分地固化處理。
具體實施方式
實施例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，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，有機胺類固化劑15份充分混合均勻后備用。將欲防護的油田井下器材預(yù)先進行除油、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，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。將欲防護的油田井下器材預(yù)先進行除油、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，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，并彌補其缺點，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)氧樹脂在有機胺類催化劑的作用下，在50～100℃反應(yīng)0.5～5小時，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。有機胺類催化劑應(yīng)至少具有一個叔胺官能團，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。欲防護的油田井下器材預(yù)先進行除油、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，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，有機胺類固化劑45份，充分混合均勻后備用。將欲防護的油田井下器材預(yù)先進行除油、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)氧樹脂在有機胺類催化劑的作用下，在50～100℃反應(yīng)0.5～5小時而生成，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，有機胺類催化劑應(yīng)至少具有一個叔胺官能團，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)