一种油管用高抗硫化氢粉末涂料的组成物

摘要

本发明涉及油气开采领域，具体是一种油管用高抗硫化氢粉末涂料的组成物，由以下成分按如下重量百分比组成：双酚A环氧树脂5‑10％，邻甲酚环氧3‑10％，噁唑烷酮环氧20‑30％，芳香族酰肼1‑5％，酚醛5‑15％，硫脲1‑3％，聚乙烯蜡1‑3％，促进剂0.1‑2％，填料30‑50％，气相二氧化硅0.5‑1％。本发明还提供所述涂料组成物的制备方法。本发明制备的粉末通过高温固化制成油管用高抗硫化氢粉末涂层，应用于钻具以及地面输送粗油至处理站的管道内涂，可以保护钻具以及钢管不受含硫化氢的油气的腐蚀，并且能够满足耐磨性≥2L/微米的要求。

说明书

技术领域

本发明涉及油气开采技术领域，具体地说，是一种油管用高抗硫化氢粉末涂料的组成物。

背景技术

开采石油天然气过程中，通常粗油品或者天然气中存在硫化氢伴生气体，而开采过程中的高温高压条件下通常国内大多数油田井下温度80-110℃，需要高性能的涂层阻止硫化氢在混合的粗油或者天然对钻杆的腐蚀，硫化氢具有促进腐蚀而且会导致金属材料氢脆，一旦发生氢脆，金属材料没有锈迹同时韧性明显下降无法满足油气开采过程中高扭高剪切的工况，管体会发生断裂，轻则导致关键堵塞油井，重则导致火灾以及含硫油气的燃烧，造成重大事故。

但是关于一种油管用高抗硫化氢粉末涂料的组成物目前还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能抵抗油井开采过程中硫化氢气体对钻具腐蚀的防腐粉末涂层，该涂料可以应用于钻具以及地面输送粗油至处理站的管道内涂，可以保护钻具以及钢管不受含硫化氢的油气的腐蚀。通过模拟油田开采的测试条件：100℃/气相：10Mpa(15％硫化氢，6％二氧化碳，79％CH

本发明的第一方面，提供一种油管用高抗硫化氢粉末涂料的组成物，由以下成分按如下重量百分比组成：

进一步的，所述的双酚A环氧树脂采用环氧当量400-550，软化点60-85℃的双酚A环氧树脂。可采用南亚NPES 901树脂。

进一步的，所述的邻甲酚环氧的软化点85-105℃。具体可采用南亚704树脂，或国都化学以及陶氏化学等环氧树脂厂家的此类产品。

进一步的，所述的噁唑烷酮环氧的环氧当量380-460。可采用陶氏化学的DER 6508或者6510树脂。

进一步的，所述的芳香族酰肼采用邻苯二甲酸二酰肼或对苯二甲酸二酰肼。

进一步的，所述的酚醛采用热塑性酚醛，软化点85-110℃。如山东圣泉PF-8013/8012/8010/8020

进一步的，所述的硫脲选自含有硫脲结构的硫脲、胺基硫脲、乙烯基硫脲等。

进一步的，所述的促进剂为咪唑类促进剂，选自咪唑、2-甲基咪唑、苯基咪唑等。

进一步的，所述的填料采用耐酸、耐磨型并且含水量≤0.5％的填料，如陶瓷粉、硅微粉、硫酸钡等。优选800目陶瓷粉、600目硅微粉，均能在阿里巴巴上购买。

进一步的，所述的气相二氧化硅为亲水性气相二氧化硅。可采用德固赛A200、瓦克化学N20等。

本发明中采用的材料均为市售材料。

本发明采用环氧树脂和酚醛以及酰肼和硫脲的组合能够达到提高附着力抵抗硫化氢的效果，通过引入聚乙烯蜡达到表面耐磨的效果，并且高温210-230℃固化时聚乙烯分子链会形成自由基并且自由基倾向于发生偶合，导致聚乙烯蜡分子量增加，体现出更加明显的耐磨性能，满足油管使用过程中原油携带的沙砾的工况。

本发明的粉末涂料第一阶段通过喷涂到钢管内表面时粉末涂料融化，并且融化过程中酚醛和硫脲共同与环氧树脂反应，达到对金属基材的高附着力，同时聚乙烯蜡融化并且迁移到表面，并且在固化炉中接触氧气形成聚乙烯自由基，通过聚乙烯自由基之间的偶合反应，实现聚乙烯分子量增加，改善耐磨性。

本发明的第二方面，提供一种如上所述的油管用高抗硫化氢粉末涂料的组成物的制备方法，包括以下步骤：

通过螺杆挤出机130-150℃熔融挤出双酚A环氧树脂、邻甲酚环氧、噁唑烷酮环氧、芳香族酰肼、酚醛、硫脲、聚乙烯蜡并且压片破碎后获得中间体，然后将中间体和促进剂、填料混合熔融110-120℃熔融挤出，压片破碎、然后在磨粉过程中加入气相二氧化硅，即得所述的油管用高抗硫化氢粉末涂料的组成物。

生产过程通过树脂和固化剂130-150℃的预挤出实现均匀分散，然后混合填料以及促进剂等熔融挤出过程温度110-120℃避免挤出过程中树脂和固化剂的过度的反应导致粉末涂料的玻璃化转变温度的提高，否则会缩短粉末涂料的凝胶时间，影响脱气，导致孔隙率不佳，从而影响防腐蚀性能。

本发明优点在于：

1、本发明制备的粉末通过高温固化钢管预热至160-190℃然后真空吸附粉末内涂涂料后，进入固化炉210-230℃/90min制成油管用高抗硫化氢粉末涂层，该涂料可以应用于钻具以及地面输送粗油至处理站的管道内涂，可以保护钻具以及钢管不受含硫化氢的油气的腐蚀；

2、本发明模拟了油田开采的测试条件：107℃/气相：10Mpa(15％硫化氢，6％二氧化碳，79％CH4)/溶剂相：混合溶剂(甲苯50％，煤油50％)/水相：5％NaCl溶液，本发明的涂料涂层能够满足大多数油管服役工况中含有硫化氢的腐蚀要求，并且能够满足耐磨性≥2L/微米的要求。

3、本发明解决了油管在开采石油过程中原油中含有硫化氢、水以及沙砾等介质的工况，解决硫化氢腐蚀以及沙砾对涂层的磨损。通过酚醛、硫脲与环氧的反应实现高附着力，同时聚乙烯蜡粉的使用达到耐磨性的提高。因此挤出过程中温度控制在110-120℃达到混合均匀并且降低预反应；固化过程190-230℃/30-60min，实现了树脂和固化剂的反应，同步聚乙烯蜡迁移到涂层表面并且被氧化实现聚乙烯自由基质检的偶合，增加了涂层表面的耐磨性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明提供的具体实施方式作详细说明。

实施例1：

表1.实施例1粉末涂料配方

制备方法：通过螺杆挤出机140℃熔融挤出A、B、C、D、E、F、G并且压片破碎后获得中间体，然后将中间体和H、I混合熔融120℃熔融挤出，压片破碎，然后在磨粉过程中加入J，即得所述的油管用高抗硫化氢粉末涂料的组成物。

制备的粉末涂料TG2 110℃，胶化时间70S，钢管预热到160-190℃，真空吸附内涂粉末涂料，然后固化210℃/90min，得到的涂层能够通过模拟工况的测试：107℃/气相：10Mpa(15％硫化氢，6％二氧化碳，79％CH

实施例2：

表2.实施例2粉末涂料配方

制备方法：通过螺杆挤出机140℃熔融挤出A、B、C、D、E、F、G并且压片破碎后获得中间体，然后将中间体和H、I混合熔融120℃熔融挤出，压片破碎，然后在磨粉过程中加入J，即得所述的油管用高抗硫化氢粉末涂料的组成物。

制备的粉末涂料TG2 120℃，胶化时间65S，钢管预热到160-190℃，真空吸附内涂粉末涂料，然后210℃/90min，得到的涂层能够通过模拟工况的测试：107℃/气相：10Mpa(15％硫化氢，6％二氧化碳，79％CH4)/溶剂相：混合溶剂(甲苯50％，煤油50％)/水相：5％NaCl溶液，24h后测试的样片附着力达到5A级，耐高温高压釜性能超过SY/T 6717(2016)标准中高温高压釜测试要求，并且耐磨性达到2.3L/微米。

实施例3：

表3.实施例3粉末涂料配方

制备方法：通过螺杆挤出机140℃熔融挤出A、B、C、D、E、F、G并且压片破碎后获得中间体，然后将中间体和H、I混合熔融120℃熔融挤出，压片破碎，然后在磨粉过程中加入J，即得所述的油管用高抗硫化氢粉末涂料的组成物。

制备的粉末涂料TG2 125℃，胶化时间80S，钢管预热到160-190℃，真空吸附内涂粉末涂料，然后220℃/90min，得到的涂层能够通过模拟工况的测试：107℃/气相：10Mpa(15％硫化氢，6％二氧化碳，79％CH

实施例4：

表4.实施例4粉末涂料配方

制备方法：通过螺杆挤出机140℃熔融挤出A、B、C、D、E、F、G并且压片破碎后获得中间体，然后将中间体和H、I混合熔融120℃熔融挤出，压片破碎，然后在磨粉过程中加入J，即得所述的油管用高抗硫化氢粉末涂料的组成物。

制备的粉末涂料TG2 115℃，胶化时间90S，钢管预热到160-190℃，真空吸附内涂粉末涂料，然后230℃/90min，得到的涂层能够通过模拟工况的测试：107℃/气相：10Mpa(15％硫化氢，6％二氧化碳，79％CH

实施例5：

表5.实施例5粉末涂料配方

制备方法：通过螺杆挤出机140℃熔融挤出A、B、C、D、E、F、G并且压片破碎后获得中间体，然后将中间体和H、I混合熔融120℃熔融挤出，压片破碎，然后在磨粉过程中加入J，即得所述的油管用高抗硫化氢粉末涂料的组成物。

制备的粉末涂料TG2 115℃，胶化时间90S，钢管预热到160-190℃，真空吸附内涂粉末涂料，然后230℃/90min，得到的涂层能够通过模拟工况的测试：107℃/气相：10Mpa(15％硫化氢，6％二氧化碳，79％CH

实施例6：

表6.实施例6粉末涂料配方

制备方法：通过螺杆挤出机140℃熔融挤出A、B、C、D、E、F、G并且压片破碎后获得中间体，然后将中间体和H、I混合熔融120℃熔融挤出，压片破碎，然后在磨粉过程中加入J，即得所述的油管用高抗硫化氢粉末涂料的组成物。

制备的粉末涂料TG2 125℃，胶化时间110S，钢管预热到160-190℃，真空吸附内涂粉末涂料，然后230℃/90min，得到的涂层能够通过模拟工况的测试：107℃/气相：10Mpa(15％硫化氢，6％二氧化碳，79％CH

实施例7：

表7.实施例7粉末涂料配方

制备方法：通过螺杆挤出机140℃熔融挤出A、B、C、D、E、F、G并且压片破碎后获得中间体，然后将中间体和H、I混合熔融120℃熔融挤出，压片破碎，然后在磨粉过程中加入J，即得所述的油管用高抗硫化氢粉末涂料的组成物。

制备的粉末涂料TG2 125℃，胶化时间105S，钢管预热到160-190℃，真空吸附内涂粉末涂料，然后230℃/90min，得到的涂层能够通过模拟工况的测试：107℃/气相：10Mpa(15％硫化氢，6％二氧化碳，79％CH

以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可做出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。