[發(fā)明專利]一種螺紋密封脂及其制備方法和應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410714533.6
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN104403754A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田峰;宋生印;劉強(qiáng);王耀光
• 申請（專利權(quán)）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
• 主分類號: C10M169/04
• 分類號: C10M169/04;C10N30/08;C10N40/34;C10N50/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于螺紋密封脂領(lǐng)域，具體涉及一種螺紋密封脂及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

在石油鉆井、勘探開發(fā)過程中，鉆柱、套管柱、油管柱、空心抽油桿柱，都是通過螺紋接頭把各個單根管子連成長管柱的，在螺紋連接的過程中，為防止螺紋的粘扣和保證連接過程及使用過程的密封完整性，按照規(guī)范，必須在螺紋上扣前，在螺紋的表面均勻的涂敷適量螺紋密封脂。螺紋密封脂在石油工業(yè)中的作用：在鉆桿柱、套管柱、油管柱螺紋連接和使用過程中起潤滑和密封作用。對于一些苛刻的工況，如：深井和超深井、高壓油氣井、稠油熱采井、大斜度叢式井及水平井的開發(fā)壽命和產(chǎn)量在很大程度上都取決于管柱的連接質(zhì)量和密封完整性。螺紋連接部位與管子相比是薄弱的環(huán)節(jié)，也是最易損壞的部位，根據(jù)美國石油學(xué)會的資料統(tǒng)計(jì)，套管柱損壞80％以上、油管柱失效70％以上是螺紋接頭連接強(qiáng)度和密封性能被破壞，因此螺紋接頭的連接強(qiáng)度，尤其是密封能力，無論是在螺紋加工過程中還是在油氣田的管柱設(shè)計(jì)過程中都倍受關(guān)注，國內(nèi)外石油管材生產(chǎn)廠和用戶都在不斷的在改進(jìn)螺紋的設(shè)計(jì)和加工方法以提高螺紋連接的密封性能。盡管螺紋脂是在螺紋上扣過程中涂敷的一種輔助材料，但與螺紋的密封能力和抗粘扣能力都有十分密切的關(guān)系，隨著石油工業(yè)界對螺紋脂重要性的認(rèn)識，目前對于普通工況，一般的API螺紋脂已經(jīng)完全可以滿足使用要求，但是隨著石油勘探開發(fā)的不斷發(fā)展，以及我國石油管材制造商將管材出口的國家和地區(qū)越來越廣泛，所遇到的工況差異性較大，工況也越來越苛刻。目前在我國東北地區(qū)、青藏高原和俄羅斯的西伯利亞地區(qū)都輸于高寒地(山)區(qū)，一般的API螺紋脂盡管其在中低緯度區(qū)域使用時(shí)涂刷性能、密封性能和潤滑性能都可以滿足要求，但在這些高寒地區(qū)使用時(shí)，由于氣溫過低，導(dǎo)致一般的螺紋脂都出現(xiàn)結(jié)塊、難以涂刷或者涂刷不均勻等現(xiàn)象，不僅嚴(yán)重影響了涂刷效果，而且也降低了生產(chǎn)作業(yè)效率。

面對這種特殊的工況，尤其是高寒地區(qū)的現(xiàn)場作業(yè)，為了避免勉強(qiáng)使用現(xiàn)有常規(guī)螺紋脂進(jìn)行涂刷而導(dǎo)致的涂刷不均勻或者涂刷量不足而引起的可能的密封性不完整或者粘扣等失效事故，工業(yè)界迫切需要一種能夠耐受高寒氣溫，同時(shí)仍具要良好涂刷性能的螺紋密封脂，從而確保在高寒氣溫下螺紋密封脂仍然能夠被足量均勻涂刷至螺紋表面，同時(shí)在使用時(shí)仍具有良好的潤滑和密封性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種螺紋密封脂及其制備方法和應(yīng)用，該螺紋密封脂在高寒地區(qū)的環(huán)境中具有良好的涂刷性能，同時(shí)在油套管上卸扣和下井作業(yè)過程中具有良好的密封性能和潤滑性能。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種螺紋密封脂，由原料混合攪拌制得，其中原料按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，包括以下組分：

所述的聚四氟乙烯粉、鉛粉、鋅粉的粒徑小于等于53微米。

所述的石墨粉為天然鱗片狀石墨粉，其粒徑小于等于53微米。

所述的螺紋密封脂的制備方法，包括以下步驟：

1)按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，將3％～10％的聚α烯烴基礎(chǔ)油和3％～10％的500SN基礎(chǔ)油加入反應(yīng)釜中，室溫下攪拌均勻；然后向反應(yīng)釜中繼續(xù)加入11％～20％的二苯基甲烷二異氰酸酯，攪拌升溫至50℃～60℃，繼續(xù)攪拌使反應(yīng)釜內(nèi)溫度保持均勻；

2)向反應(yīng)釜中繼續(xù)加入3％～9％的乙二胺、3％～9％的己二胺和2％～8％的環(huán)己胺，先升溫至70℃～90℃后進(jìn)行反應(yīng)，再繼續(xù)升溫至160℃～200℃后進(jìn)行攪拌反應(yīng)；之后向反應(yīng)釜中繼續(xù)加入0.5％～2％的硫磷雙辛伯烷基鋅鹽、0.5％～3％的雙辛伯烷基二硫代磷酸和0.5％～2％的苯駢三氮唑脂肪胺鹽，攪拌均勻；

3)將反應(yīng)釜內(nèi)的溫度降至20℃～60℃，再向反應(yīng)釜中依次加入3％～10％的乙二醇、3％～9％的聚四氟乙烯粉、12％～24％的鉛粉、4％～15％的鋅粉和12％～25％的石墨粉，攪拌均勻后即得到螺紋密封脂。

所述的步驟1)中室溫下攪拌均勻時(shí)的攪拌速度為50轉(zhuǎn)/分鐘～70轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌均勻所需的時(shí)間為8min～12min；

所述的步驟1)中攪拌升溫至50℃～60℃時(shí)的攪拌速度為50轉(zhuǎn)/分鐘～70轉(zhuǎn)/分鐘，升溫速率為2℃/分鐘～5℃/分鐘；升溫至50℃～60℃后繼續(xù)攪拌8min～12min使溫度保持均勻。

所述的步驟2)中升溫至70～90℃后進(jìn)行反應(yīng)時(shí)的升溫速率為2℃/分鐘～5℃/分鐘，反應(yīng)時(shí)間為25min～35min；