專利名稱：：深井管柱用高強(qiáng)密封螺紋脂及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于深井、超深井鉆采作業(yè)中鉆桿、油管、套管等油井管的接頭，提高管柱螺紋連接性能的深井管柱用高強(qiáng)密封螺紋脂及制備方法。
背景技術(shù)：
：深井、超深井的開發(fā)導(dǎo)致了工作壓力更高，地層溫度增加，其結(jié)果是鉆桿、油管、套管等油井管的接頭松動、泄漏和粘扣等問題成為一個重要的問題。在深井鉆采作業(yè)中，下部油井管管柱不僅要承受軸向載荷、內(nèi)外壓力、地層滑移剪切等各種危險載荷，而且還承受15(TC以上的高溫載荷，這就要求螺紋連接部位不僅要可以承受住各種載荷作用，還必須要在這些載荷作用下保證密封性。石油專用管上的螺紋主要是起連接作用的，密封時必須涂上合適的螺紋脂，輔助螺紋密封，才能保證在一定壓力和溫度下不泄漏。實(shí)踐表明，管柱螺紋連接部位的性能是制約深井管柱是否安全可靠的關(guān)鍵技術(shù)之一，而作為提高管柱螺紋連接性能的關(guān)鍵材料——螺紋月旨，就在深井鉆采中顯得尤為重要。一方面，目前國內(nèi)通常使用的API螺紋脂雖然潤滑性能優(yōu)異，但高溫高壓下的密封性能不夠理想。螺紋脂在高溫下油基蒸發(fā)，造成螺紋脂干沽，失去密封和潤滑作用。這就是各種油井管螺紋配合API螺紋脂的使用在一定程度上可以保證接頭密封性能，但隨著時間的推移，井下依然出現(xiàn)油套管接頭泄漏事故的主要原因之一。另一方面，鉆井工程施工涉及地質(zhì)、工藝、作業(yè)等方方面面的影響因素，難免會遇到一些復(fù)雜情況，有時被迫將深井鉆井下部所用的套管柱從井中起出，或起出油管柱的正常修井作業(yè)，以及鉆柱往復(fù)提起下入作業(yè)等，這就造成了深井所用油井管管柱的力學(xué)與環(huán)境行為與常規(guī)作業(yè)管柱過程有很大差別，需要在承受長時間的環(huán)境載荷(特別是高溫)過程后進(jìn)行上卸扣作業(yè)。此外，在起下管柱過程中由于外載的波動以及管柱與井壁/套管內(nèi)壁的碰撞以及深井鉆井過程中對下部固井套管柱的影響和鉆頭振動過大等，均可引發(fā)螺紋連接處松動，導(dǎo)致連接密封失效。這就對螺紋脂提出了更高的要求，不但要具備輔助密封作用，還要具備防止螺紋連接松動的作用(即固結(jié)螺紋連接)，更要具備在高溫下依然保持潤滑和密封性能，保證在高扭矩(甚至過扭矩)情況下的抗粘扣性能。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是開發(fā)出一種在深井高溫環(huán)境下即可保障螺紋連接強(qiáng)度又可保障螺紋連接潤滑性和密封性的深井管柱用高強(qiáng)密封螺紋脂及制備方法，以滿足深井井下的復(fù)雜作業(yè)工況，而且，可代替目前為防止油井管柱螺紋連接松動的悍接和鉚接工藝。本發(fā)明的潤滑劑由A、B兩種組分混合組成，A組分的各成分按重量百分比為E51環(huán)氧樹脂1015%、羧基丁氰橡膠18%、AG環(huán)氧樹脂1530%、501稀釋劑210%、丁氰312%、三氧化二鋁1530%、鋁粉516%、氣相二氧化硅15%;B組分由縮胺-105環(huán)氧固化劑構(gòu)成，以A組分重量為100%計，B組分的加入量是A組分重量的510%。制備方法在一個可以加熱、攪拌的反應(yīng)器，在反應(yīng)釜中加入上述配方量的E51環(huán)氧樹脂和羧基丁氰橡膠，攪拌混合均勻，后升溫至12(TC攪拌并保溫反應(yīng)1.5小時，使之變成預(yù)聚體，然后降溫到5(TC，分別在攪拌條件下加入AG環(huán)氧樹脂、501稀釋劑、丁氰、三氧化二鋁、鋁粉、氣相二氧化硅，攪拌均勻后，用膠體磨或三輥研磨機(jī)或均質(zhì)化機(jī)將其再次混勻即可形成A組分。A組分與B組分重量之比應(yīng)為A:B=100:510，使用時按照上述比例攪拌均勻后即可直接使用。本發(fā)明提供的深井管柱用高強(qiáng)密封螺紋脂是一種灰色粘稠狀物，按A:B-100:510配制后直接涂滿油井管內(nèi)螺紋或外螺紋的2/3，然后按照一定的扭矩進(jìn)行上扣即可。本發(fā)明所提供的螺紋脂上扣前是粘稠狀可滿足上扣的潤滑性，在0.51小時后形成高彈性高分子化合物，堵塞所有的螺紋間隙，具有高的密封性能，同時環(huán)氧樹脂屬于高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)膠，防止連接處松動。本發(fā)明所提供的螺紋脂與API螺紋脂完全不同，除了滿足API螺紋脂的潤滑性能外，在密封性能方面優(yōu)于API螺紋脂，同時填補(bǔ)了API螺紋脂不具備的性能，耐高溫性能非常好，有效地防止深井井下管柱連接處的松動，又可保障高溫下的密封性能，同時增加了油、套管柱的連接強(qiáng)度。本發(fā)明所提供的螺紋脂因原料成本低廉，制備工藝簡單，使用方便，可完全代替目前的焊接和鉚接工藝，因此，綜合成本低，可以滿足鉆井的低成本要求。采用本發(fā)明，可以使管柱具有良好的抗粘扣性能及高溫下的密封性能，還具有阻止螺紋連接松動性能，能夠滿足深井高溫下管柱作業(yè)的技術(shù)要求，保證管柱結(jié)構(gòu)的安全，進(jìn)一步保障了整口井的生產(chǎn)安全，對提高整個石油生產(chǎn)效率具有現(xiàn)實(shí)意義。具體實(shí)施例方式實(shí)施例l:管柱螺紋連接處需要拆卸時，按照重量A組分由E51環(huán)氧樹脂10%、羧基丁氰橡膠5%、AG環(huán)氧樹脂27。/。、501稀釋劑6%、丁氰3%、三氧化二鋁30%、鋁粉16%、氣相二氧化硅3%成；B組分為占A組分重量5X的縮胺-105環(huán)氧固化劑。技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果表1所示。表l實(shí)施例l性能檢測結(jié)果表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本配方經(jīng)12口深井試用，套管經(jīng)兩次上卸扣后沒有發(fā)生任何粘扣現(xiàn)象，在下部0)244.5xll.99mmQ125套管柱連接處無松動現(xiàn)象且密封性能良好，井下高溫160°C。實(shí)施例2:不需要拆卸的連接，按照重量A組分由E51環(huán)氧樹脂13%、羧基丁氰橡膠5%、AG環(huán)氧樹脂30。/。、501稀釋劑3°/。、丁氰11%、三氧化二鋁30%、鋁粉5%、氣相二氧化硅3%組成；B組分為占A組分重量7。/。的縮胺-105環(huán)氧固化劑。技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果表2所示。表2實(shí)施例2性能檢測結(jié)果表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本配方經(jīng)21口深井試用，在整個鉆井過程中表層套管連接處沒有發(fā)生松動現(xiàn)象，在下部0177.8xl2.65mmV140套管柱連接處無松動現(xiàn)象且密封性能良好，井下高溫18(TC，并提高了整個管柱的連接強(qiáng)度。實(shí)施例3:冬季施工，按照重量A組分由E51環(huán)氧樹脂13%、羧基丁氰橡膠3%、AG環(huán)氧樹脂30%、501稀釋劑10%、丁氰6%、三氧化二鋁30%、鋁粉5%、氣相二氧化硅3%組成；B組分為占A組分重量10%的縮胺-105環(huán)氧固化劑。技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果表3所示。表3實(shí)施例3性能檢測結(jié)果表項目技術(shù)指標(biāo)檢測方法外觀灰色目測密度(g/ml)3.8重量法閃點(diǎn)rc)221開口閃點(diǎn)操作時間(min)75實(shí)測最大放熱量rc)40溫度計室溫固化性能抗剪切強(qiáng)度(MPa)18.5GB/T7124-1986抗拉伸強(qiáng)度(MPa)15.5GB/T6329-1996抗沖擊強(qiáng)度(J/m2)5600GB/T6328-19994crc固化性能:抗剪切強(qiáng)度(MPa)18.2GB/T7124-1986抗拉伸強(qiáng)度(MPa)15GB/T6329-1996抗沖擊強(qiáng)度(J/m2)34261GB/T6328-199980'C固化性能抗剪切強(qiáng)度(MPa)15.9GB/T7124-1986抗拉伸強(qiáng)度(MPa)21.6GB/T6329-1996抗沖擊強(qiáng)度U/m2)15210GB/T6328-1999本配方經(jīng)9口深井試用，在整個鉆井過程中表層套管連接處沒有發(fā)生松動現(xiàn)象，以及在下部<D177.8xl3.72mmV140回接套管柱和①D9.7xl4.27mmV140尾管套管柱的連接處無松動現(xiàn)象且密封性能良好，井下高溫185。C，并提高了整個管柱的連接強(qiáng)度。權(quán)利要求1、一種深井管柱用高強(qiáng)密封螺紋脂，其特征在于由A、B兩種組分混合組成，A組分的各成分按重量百分比為E51環(huán)氧樹脂10～15％、羧基丁氰橡膠1～8％、AG環(huán)氧樹脂15～30％、501稀釋劑2～10％、丁氰3～12％、三氧化二鋁15～30％、鋁粉5～16％、氣相二氧化硅1～5％；B組分由縮胺-105環(huán)氧固化劑構(gòu)成，以A組分重量為100％計，B組分的加入量是A組分重量的5～10％。2、一種深井管柱用高強(qiáng)密封螺紋脂制備方法，其特征在于在反應(yīng)釜中按權(quán)利要求1的組分和配方比加入E51環(huán)氧樹脂和羧基丁氰橡膠，攪拌混合均勻，后升溫至12(TC攪拌并保溫反應(yīng)1.5小時，使之變成預(yù)聚體，然后降溫到5(TC，分別在攪拌條件下加入AG環(huán)氧樹脂、501稀釋劑、丁氰、三氧化二鋁、鋁粉、氣相二氧化硅，攪拌均勻后，用膠體磨或三輥研磨機(jī)或均質(zhì)化機(jī)將其再次混勻即可形成A組分;A組分與B組分重量之比應(yīng)為A:B=100:510，使用時按照上述比例攪拌均勻后即可直接使用。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于深井、超深井鉆采作業(yè)中鉆桿、油管、套管等油井管的接頭，提高管柱螺紋連接性能的深井管柱用高強(qiáng)密封螺紋脂及制備方法，其由A、B兩種組分混合組成，A組分的各成分按重量百分比為E51環(huán)氧樹脂10～15％、羧基丁氰橡膠1～8％、AG環(huán)氧樹脂15～30％、501稀釋劑2～10％、丁氰3～12％、三氧化二鋁15～30％、鋁粉5～16％、氣相二氧化硅1～5％；B組分由縮胺-105環(huán)氧固化劑構(gòu)成，以A組分重量為100％計，B組分的加入量是A組分重量的5～10％，該螺紋脂耐高溫性能好，能有效地防止深井井下管柱連接處的松動，可保障高溫下的密封性能，同時增加了油、套管柱的連接強(qiáng)度。文檔編號C09K8/00GK101451060SQ200710178678公開日2009年6月10日申請日期2007年12月4日優(yōu)先權(quán)日2007年12月4日發(fā)明者杜迅風(fēng),凱林,王建軍,王耀光申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司;中國石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所