本發(fā)明屬于防腐技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磁性防腐自修復(fù)涂料及其在油氣田套管防腐蝕中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
油氣田套管腐蝕一直是個石油公司無法避免的問題。套管腐蝕嚴(yán)重影響油氣田生產(chǎn)的正常運行，嚴(yán)重的甚至致使油井報廢，帶來了高額的修井和材料更換費用。國內(nèi)外一直在尋求經(jīng)濟有效的油氣田套管防腐技術(shù)。目前各石油公司普遍采用的是環(huán)氧冷纏帶與犧牲陽極技術(shù)相結(jié)合的防腐技術(shù)。環(huán)氧冷纏帶包覆在套管外表面，與套管本體粘結(jié)緊密，可隔絕腐蝕介質(zhì)，能耐酸堿鹽腐蝕，同時兼有良好機械性能，降低了裸露金屬面積，即起到物理屏障的作用。但是，冷纏帶不可避免地會存在針孔，并且在施工和作業(yè)時經(jīng)常會發(fā)生大鉗咬傷和地層磨損等外界因素造成的損傷，給套管的安全使用帶來隱患。
具有自修復(fù)功能的涂料可以在無需外界人工介入的情況下自動檢測修復(fù)材料內(nèi)部產(chǎn)生的裂紋，通過含有修復(fù)劑的微膠囊和催化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來達(dá)到自修復(fù)的作用。雖然，在套管外層涂覆一層防腐自修復(fù)涂料可以明顯減緩套管的腐蝕。但是，修復(fù)劑與催化劑的接觸具有隨機性，現(xiàn)有的自修復(fù)防腐涂料發(fā)生自修復(fù)所用的時間較長，而且涂料的成膜性能差，在使用過程中收到物理沖擊、溫度變化等因素，容易產(chǎn)生龜裂和剝落，這在一定上增加了腐蝕發(fā)生的機會，在環(huán)氧冷纏帶發(fā)生破裂時，及時涂覆這類自修復(fù)的涂料，油氣田套管的防腐效果仍不是很好。因此，研究一種自修復(fù)時間短、同時涂料的成膜性能好的防腐自修復(fù)涂料具有重要的意義，將其應(yīng)用于油氣田套管防腐，可以減緩由于外界作用導(dǎo)致套管外冷纏帶破裂造成套管腐蝕的情況。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種磁性防腐自修復(fù)涂料及其在油氣田套管防腐蝕中的應(yīng)用，該防腐涂料的自修復(fù)時間短、成膜性能好。
一種磁性防腐自修復(fù)涂料，包括底層部分、自修復(fù)部分和面層部分，底層部分和面層部分的組成相同，都由組分a和組分b組成，其中，組分a由以下重量份的原料組成：成膜物質(zhì)40-70份，環(huán)氧樹脂40-70份，有機溶劑20-50份；組分b由以下重量份的原料組成：聚酰胺50-80份、有機溶劑40-60份；自修復(fù)部分由以下重量份的原料組成：磁性微膠囊10-20份，有機溶劑70-80份；
其中，所述成膜物質(zhì)為植物油在180-200℃加熱后的冷凝物，即將植物油在180-200℃下加熱3-5h，收集容器以及排煙管道內(nèi)壁的冷凝物；所述磁性微膠囊是由氯化銨，間苯二酚，脲，合金軟磁顆粒，環(huán)氧樹脂，甲醛水溶液制備而成。
所述環(huán)氧樹脂為e51環(huán)氧樹脂。
所述合金軟磁顆粒為fe-ni軟磁合金顆?；蛘遞e-si-al軟磁合金顆粒。
優(yōu)選地，組分a中還包括顏料3-17份，填料5-15份，消泡劑2-10份。
所述磁性微膠囊是通過以下方法制備而成：將1份氯化銨、1份間苯二酚、10份脲、0.1份合金軟磁顆粒混合，加入15份去離子水，攪拌，調(diào)節(jié)ph為3.5-4，然后加入環(huán)氧樹脂，然后加入30份甲醛水溶液，在50-60℃下加熱3.5-4h，冷卻后，過濾，即得到磁性微膠囊。
所述甲醛水溶液的質(zhì)量濃度為30-40%。
所述顏料為鈦白、鋅鋇白、甲苯胺紅、氧化鐵紅、鋅綠、酞菁藍(lán)、炭黑中的任意一種。
所述填料為滑石粉、硅灰石、高嶺土、重晶石、云母粉中的任意一種。
所述消泡劑為聚二甲基硅氧烷、聚氧丙烯甘油醚或聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的任意一種。
所述有機溶劑為丙酮或乙酸乙酯。
本發(fā)明所述磁性防腐自修復(fù)涂料的制備方法：
（1）面層部分和底層部分中組分a的制備：加入有機溶劑，在攪拌的狀態(tài)下加入剩余各組分，當(dāng)組分a中含有顏料、填料、消泡劑時，顏料和填料需經(jīng)過粉碎和研磨，過100目篩，攪拌2-3h，即得到組分a；
（2）面層部分和底層部分中組分b的制備：將聚酰胺和有機溶劑混合后，攪拌2-3h，即得到組分b；
（3）混合：組分a與組分b必須分開儲存；在應(yīng)用于油氣田套管涂覆前1-2h，再將組分a和組分b混合并攪拌均勻，即所述磁性防腐自修復(fù)涂料在使用前1-2h時，才需將組分a和組分b混合，在儲存時二者需分開單獨儲存；混合后即得到所述的磁性防腐自修復(fù)涂料中的面層部分和底層部分；
（4）自修復(fù)部分的制備：將磁性微膠囊和有機溶劑混合后，攪拌2-3h，即得到自修復(fù)部分。
在使用時，先涂覆底層部分，再涂覆自修復(fù)部分，最后再涂覆面層部分。
所述磁性防腐自修復(fù)涂料用于油氣田套管防腐蝕中的應(yīng)用，在油氣田套管外部均勻地固定犧牲陽極，然后涂覆所述磁性防腐自修復(fù)涂料，待涂料固化后，在油氣田套管外部纏繞環(huán)氧冷纏帶即可。
所述涂覆磁性防腐自修復(fù)涂料的步驟為：依次在油氣田套管表面涂覆磁性防腐自修復(fù)涂料中的底層部分、自修復(fù)部分、面層部分。
本發(fā)明的優(yōu)點：
（1）本發(fā)明提供的磁性防腐自修復(fù)涂料的自修復(fù)時間短，修復(fù)時間為10-20min，而且涂料的成膜性能好，成膜均勻，成膜后在套管上附著好，酸堿浸泡時不起皮、不剝落；
（2）將該磁性防腐自修復(fù)涂料應(yīng)用于油氣田套管防腐蝕，可以避免因為環(huán)氧冷纏帶扎破而導(dǎo)致腐蝕發(fā)生的情況，防腐效果好。
具體實施方式
實施例1
1.一種磁性防腐自修復(fù)涂料，包括底層部分、自修復(fù)部分和面層部分，底層部分和面層部分的組成相同，都由組分a和組分b組成，
其中，組分a由以下重量份的原料組成：成膜物質(zhì)40份，e51環(huán)氧樹脂40份，有機溶劑20份；所述成膜物質(zhì)為植物油在180℃加熱后的冷凝物，即將植物油在180℃下加熱5h，收集容器以及排煙管道內(nèi)壁的冷凝物；
組分b由以下重量份的原料組成：聚酰胺50份、有機溶劑40份；
自修復(fù)部分由以下重量份的原料組成：磁性微膠囊10份，有機溶劑70份，其中，所述磁性微膠囊是通過以下方法制備而成：將1份氯化銨、1份間苯二酚、10份脲、0.1份fe-ni軟磁合金顆粒混合，加入15份去離子水，攪拌，調(diào)節(jié)ph為3.5，然后加入e51環(huán)氧樹脂，再加入30份質(zhì)量濃度為30%的甲醛水溶液，在50℃下加熱4h，冷卻后，過濾，即得到磁性微膠囊。
所述有機溶劑為丙酮。
2.所述磁性防腐自修復(fù)涂料的制備方法：
（1）面層部分和底層部分中組分a的制備：加入有機溶劑，在攪拌的狀態(tài)下加入剩余各組分，攪拌2h，即得到組分a；
（2）面層部分和底層部分中組分b的制備：將聚酰胺和有機溶劑混合后，攪拌2h，即得到組分b；
（3）混合：組分a與組分b必須分開儲存；在應(yīng)用于油氣田套管涂覆前1-2h，再將組分a和組分b混合并攪拌均勻，即所述磁性防腐自修復(fù)涂料在使用前1-2h時，才需將組分a和組分b混合，在儲存時二者需分開單獨儲存；混合后即得到所述的磁性防腐自修復(fù)涂料中的面層部分和底層部分；
（4）自修復(fù)部分的制備：將磁性微膠囊和有機溶劑混合后，攪拌2h，即得到自修復(fù)部分。
在使用時，先涂覆底層部分，再涂覆自修復(fù)部分，最后再涂覆面層部分。
實施例2
1.一種磁性防腐自修復(fù)涂料，包括底層部分、自修復(fù)部分和面層部分，底層部分和面層部分的組成相同，都由組分a和組分b組成，
其中，組分a由以下重量份的原料組成：成膜物質(zhì)70份，e51環(huán)氧樹脂70份，有機溶劑50份；所述成膜物質(zhì)為植物油在200℃加熱后的冷凝物，即將植物油在200℃下加熱3h，收集容器以及排煙管道內(nèi)壁的冷凝物；
組分b由以下重量份的原料組成：聚酰胺80份、有機溶劑60份；
自修復(fù)部分由以下重量份的原料組成：磁性微膠囊20份，有機溶劑80份，其中，所述磁性微膠囊是通過以下方法制備而成：將1份氯化銨、1份間苯二酚、10份脲、0.1份fe-si-al軟磁合金顆?；旌?，加入15份去離子水，攪拌，調(diào)節(jié)ph為4，然后加入e51環(huán)氧樹脂，再加入30份質(zhì)量濃度為40%的甲醛水溶液，在60℃下加熱3.5h，冷卻后，過濾，即得到磁性微膠囊。
所述有機溶劑為乙酸乙酯。
2.所述磁性防腐自修復(fù)涂料的制備方法：同實施例1。
實施例3
1.一種磁性防腐自修復(fù)涂料，包括底層部分、自修復(fù)部分和面層部分，底層部分和面層部分的組成相同，都由組分a和組分b組成，
其中，組分a由以下重量份的原料組成：成膜物質(zhì)40份，e51環(huán)氧樹脂40份，有機溶劑20份，顏料3份，填料5份，消泡劑2-份；所述成膜物質(zhì)為植物油在180℃加熱后的冷凝物，即將植物油在180℃下加熱5h，收集容器以及排煙管道內(nèi)壁的冷凝物；
組分b由以下重量份的原料組成：聚酰胺50份、有機溶劑40份；
自修復(fù)部分由以下重量份的原料組成：磁性微膠囊10份，有機溶劑70份，其中，所述磁性微膠囊是通過以下方法制備而成：將1份氯化銨、1份間苯二酚、10份脲、0.1份fe-ni軟磁合金顆粒混合，加入15份去離子水，攪拌，調(diào)節(jié)ph為3.5，然后加入e51環(huán)氧樹脂，再加入30份質(zhì)量濃度為30%的甲醛水溶液，在50℃下加熱4h，冷卻后，過濾，即得到磁性微膠囊。
所述有機溶劑為丙酮。
所述顏料為鈦白。
所述填料為滑石粉。
所述消泡劑為聚二甲基硅氧烷。
2.所述磁性防腐自修復(fù)涂料的制備方法：
（1）面層部分和底層部分中組分a的制備：加入有機溶劑，在攪拌的狀態(tài)下加入剩余各組分，其中，顏料和填料粉碎后研磨過100目篩，攪拌3h，即得到組分a；
（2）面層部分和底層部分中組分b的制備：將聚酰胺和有機溶劑混合后，攪拌3h，即得到組分b；
（3）混合：組分a與組分b必須分開儲存；在應(yīng)用于油氣田套管涂覆前1-2h，再將組分a和組分b混合并攪拌均勻，即所述磁性防腐自修復(fù)涂料在使用前1-2h時，才需將組分a和組分b混合，在儲存時二者需分開單獨儲存；混合后即得到所述的磁性防腐自修復(fù)涂料中的面層部分和底層部分；
（4）自修復(fù)部分的制備：將磁性微膠囊和有機溶劑混合后，攪拌3h，即得到自修復(fù)部分。
實施例4
1.一種磁性防腐自修復(fù)涂料，包括底層部分、自修復(fù)部分和面層部分，底層部分和面層部分的組成相同，都由組分a和組分b組成，
其中，組分a由以下重量份的原料組成：成膜物質(zhì)70份，e51環(huán)氧樹脂70份，有機溶劑50份，顏料17份，填料15份，消泡劑10份；所述成膜物質(zhì)為植物油在200℃加熱后的冷凝物，即將植物油在200℃下加熱3h，收集容器以及排煙管道內(nèi)壁的冷凝物；
組分b由以下重量份的原料組成：聚酰胺80份、有機溶劑60份；
自修復(fù)部分由以下重量份的原料組成：磁性微膠囊20份，有機溶劑80份，其中，所述磁性微膠囊是通過以下方法制備而成：將1份氯化銨、1份間苯二酚、10份脲、0.1份fe-si-al軟磁合金顆?；旌?，加入15份去離子水，攪拌，調(diào)節(jié)ph為4，然后加入e51環(huán)氧樹脂，再加入30份質(zhì)量濃度為40%的甲醛水溶液，在60℃下加熱3.5h，冷卻后，過濾，即得到磁性微膠囊。
所述有機溶劑為乙酸乙酯。
所述顏料為鋅鋇白。
所述填料為高嶺土。
所述消泡劑為聚氧丙烯甘油醚。
2.所述磁性防腐自修復(fù)涂料的制備方法：同實施例3。
實施例5
1.一種磁性防腐自修復(fù)涂料，包括底層部分、自修復(fù)部分和面層部分，底層部分和面層部分的組成相同，都由組分a和組分b組成，
其中，組分a由以下重量份的原料組成：成膜物質(zhì)55份，e51環(huán)氧樹脂55份，有機溶劑38份，顏料9份，填料11份，消泡劑14份；所述成膜物質(zhì)為植物油在185℃加熱后的冷凝物，即將植物油在185℃下加熱4.5h，收集容器以及排煙管道內(nèi)壁的冷凝物；
組分b由以下重量份的原料組成：聚酰胺65份、有機溶劑50份；
自修復(fù)部分由以下重量份的原料組成：磁性微膠囊15份，有機溶劑75份，其中，所述磁性微膠囊是通過以下方法制備而成：將1份氯化銨、1份間苯二酚、10份脲、0.1份fe-si-al軟磁合金顆?；旌?，加入15份去離子水，攪拌，調(diào)節(jié)ph為3.7，然后加入e51環(huán)氧樹脂，再加入30份質(zhì)量濃度為37%的甲醛水溶液，在55℃下加熱3.8h，冷卻后，過濾，即得到磁性微膠囊。
所述有機溶劑為乙酸乙酯。
所述顏料為氧化鐵紅。
所述填料為云母粉。
所述消泡劑為聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚。
2.所述磁性防腐自修復(fù)涂料的制備方法：同實施例3。
對比例1（不加入成膜物質(zhì)，其他同實施例5）
一．檢測磁性防腐自修復(fù)涂料的性能
1.將磁性防腐自修復(fù)涂料通過噴涂的方式，涂覆在套管表面，自然固化，檢測各涂料的性能，結(jié)果見表1。
表1涂料的檢測結(jié)果
2.將各實施例制備得到的涂料噴涂在套管上，待涂料自然固化后，選取5cm×5cm的區(qū)域，用小刀在套管表面劃兩道劃痕，劃痕與套管軸向平行，劃痕以小刀接觸到套管表層為準(zhǔn)，即用小刀劃痕時必須保證小刀將涂料形成的膜完全切割形成劃痕，以保證各個實施例之間的劃痕具有可比性，觀察劃痕的修復(fù)時間，見表2。
表2涂料的修復(fù)時間
由表1和表2可知，本發(fā)明提供的涂料成膜性能穩(wěn)定，防腐效果好，成膜后不開裂、不起泡；而且，涂層膜發(fā)生破裂時，涂料的自修復(fù)時間短，為10-20min，可以進一步減少腐蝕。
二．應(yīng)用
將本發(fā)明提供的磁性防腐自修復(fù)涂料用于油氣田套管防腐蝕中的應(yīng)用，即在現(xiàn)有的犧牲陽極和環(huán)氧冷纏帶結(jié)合的這種防腐技術(shù)中，在鑲嵌犧牲陽極后，先采用磁性防腐自修復(fù)涂料涂覆套管表層，然后纏繞環(huán)氧冷纏帶，具體如下：在油氣田套管外部均勻地固定犧牲陽極，然后涂覆所述磁性防腐自修復(fù)涂料，涂覆前1-2h，先將涂料中的組分a和組分b混合，涂覆時依次在油氣田套管表面涂覆磁性防腐自修復(fù)涂料中的底層部分、自修復(fù)部分、面層部分，待涂料固化后，在油氣田套管外部纏繞環(huán)氧冷纏帶即可。