一种石油管抗偏磨熔覆涂层专用材料及制备方法

摘要

本发明公开了一种石油管抗偏磨熔覆涂层专用材料及制备方法，材料包括有双酚A型酚醛环氧树脂、热塑性酚醛树脂、2‑甲基咪唑、双氰胺、癸二酸二酰肼、POM均聚甲醛、石墨粉、PA11尼龙、TPU热塑性聚氨酯弹性体、绢云母、硅烷偶联剂、流平剂、消泡剂、附着力促进剂、耐水煮剂、硫酸钡粉、气相氧化铝和磷铁粉，制备方法为：步骤一、将各种原料加入氧化铝球体进行共混；步骤二、使混合物达到熔融状态；步骤三、混合物挤出；步骤四、混合物冷却后破碎并研磨成粉末；步骤五、将气相氧化铝加入到混合物粉末中，然后加入氧化铝球体进行共混；步骤六、筛选出粒径≦120μm符合标准的混合物。有益效果：适合丛式井、斜井、水平井等偏磨井况使用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种熔覆涂层专用材料及制备方法，特别涉及一种石油管抗偏磨熔覆涂层专用材料及制备方法。

背景技术

目前，随着油田丛式井、斜井、水平井等因素的影响，油管的偏磨失效日显突出，成为困扰油田提升石油的生产中广泛关注问题。特别是随着开采环境的多样化，抗偏磨油管的需求增大。油田针对油管偏磨问题虽然采取了一些措施，但存有局限性。主要的抗偏磨措施有扶正器、内衬塑料复合管等方法。但这些措施存有操作复杂、不耐磨损、流量降低、使用中事故频发、效果不明显等不同缺点。

因此，需要开发新的熔覆涂层材料，治理油田生产中广泛关注问题，以适应普及的丛式井、斜井、水平井等因素影响的需要。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前使用的石油管普遍存在的偏磨问题而提供的一种石油管抗偏磨熔覆涂层专用材料及制备方法。

本发明提供的石油管抗偏磨熔覆涂层专用材料包括有双酚A型酚醛环氧树脂、热塑性酚醛树脂、2-甲基咪唑、双氰胺、癸二酸二酰肼、POM均聚甲醛、石墨粉、PA11尼龙、TPU热塑性聚氨酯弹性体、绢云母、硅烷偶联剂、流平剂、消泡剂、附着力促进剂、耐水煮剂、硫酸钡粉、气相氧化铝和磷铁粉，按重量百分比各种原料的含量为：双酚A型酚醛环氧树脂15-55％、热塑性酚醛树脂2-10％、2-甲基咪唑0.2-0.6％、双氰胺5-10％、癸二酸二酰肼5-10％、POM均聚甲醛10-15％、石墨粉1-5％、PA11尼龙2-10％、TPU热塑性聚氨酯弹性体10-15％、绢云母1-5％、硅烷偶联剂1-5％、流平剂0.5-2％、消泡剂0.5-1.5％、附着力促进剂0.5-1.5％、耐水煮剂0.5-1.0％、硫酸钡粉5-20％、气相氧化铝0.1-1％和磷铁粉0.5-5％，前述各种原料经过混合、熔融、挤出、研磨、混合和筛选制成石油管抗偏磨熔覆涂层专用材料。

上述各种原料的性能指标如下：

双酚A型酚醛环氧树脂的环氧当量为190-230g/mol，双酚A型酚醛环氧树脂的软化点为75-86℃，双酚A型酚醛环氧树脂的粒度≧325目；

热塑性酚醛树脂的软化点为85-100℃，热塑性酚醛树脂的酸值23-42mgKOH/g，热塑性酚醛树脂的粒度≧325目；

癸二酸二酰肼的熔点为185-190℃，癸二酸二酰肼的干燥失重≦0.5％；

2-甲基咪唑为常规市售，2-甲基咪唑的型号为CAS 693-98-1，2-甲基咪唑的粒度≧1000目；

双氰胺为常规市售，双氰胺的型号为CAS 461-58-5，双氰胺的粒径为2.5-5.0μm；

尼龙为聚酰胺，尼龙的型号为PA11，尼龙的密度为1.03-1.05g/cm

POM均聚甲醛的密度为1.42g/cm

石墨粉为鳞片石墨，石墨粉的粒度≧1000目；

气相氧化铝为r相，气相氧化铝的粒径≦6nm；

TPU热塑性聚氨酯弹性体的型号为1180A，TPU热塑性聚氨酯弹性体的密度为1.11g/cm

硫酸钡粉的PH值为7±1，硫酸钡粉的含水量≦0.3％，硫酸钡粉的吸油量≦13-15g/100g，硫酸钡粉的钡含量≧96％，硫酸钡粉的粒度≧1000目；

耐水煮剂的型号为W-5320，耐水煮剂的粒径为25-50μm，耐水煮剂的堆积密度为0.3kg/L；

绢云母为具有层状结构含钾的铝硅酸盐矿物质，绢云母的主要成分为SiO

硅烷偶联剂为具有两种以上不同的反应基的有机硅单体，硅烷偶联剂能够和有机材料与无机材料发生化学键合进行偶联，硅烷偶联剂的化学式为Y-R-Si(OR)3通式YSiX3，硅烷偶联剂的粒度≧1250目；

流平剂的型号为PT-01镜面流平型，流平剂为超细高分散二氧化硅吸附的聚丙烯酸酯，流平剂的活性物含量≧66％，流平剂的固含量≧97.5％，流平剂为自由流动粉体；

消泡剂的型号为W-9610，消泡剂能够降低涂层熔融粘度，消泡剂的熔点为130-140℃，消泡剂的粒径为45μm；

附着力促进剂的型号为W-9250，附着力促进剂能够提高与管体底材结合力，附着力促进剂为常规市售；

磷铁粉为超细型，磷铁粉为常规市售，磷铁粉的粒度≧1250目；

本发明提供的石油管抗偏磨熔覆涂层专用材料的制备方法，其制备方法包括如下步骤：

步骤一、按重量百分比，将双酚A型酚醛环氧树脂15-55％、热塑性酚醛树脂2-10％、2-甲基咪唑0.2-0.6％、双氰胺5-10％、癸二酸二酰肼5-10％、POM均聚甲醛10-15％、石墨粉1-5％、PA11尼龙2-10％、TPU热塑性聚氨酯弹性体10-15％、绢云母1-5％、硅烷偶联剂1-5％、流平剂0.5-2％、消泡剂0.5-1.5％、附着力促进剂0.5-1.5％、耐水煮剂0.5-1.0％、硫酸钡粉5-20％和磷铁粉0.5-5％并加入氧化铝球体进行共混，氧化铝球体的粒径为￠30-50mm，氧化铝球体的加入量为120个/百公斤；

步骤二、将步骤一中共混后混合物中的氧化铝球体筛出，然后加热至混合物的熔融温度使混合物达到熔融状态；

步骤三、将步骤二中熔融状态的混合物挤出；

步骤四、将步骤三中得到的熔融混合物冷却后破碎并研磨成粉末；

步骤五、将气相氧化铝加入到步骤四中所得到的混合物粉末中，按照步骤四中所得混合物的总重量气相氧化铝加入量为0.1-1％，然后加入氧化铝球体进行共混，氧化铝球体的粒径为￠30-50mm，氧化铝球体的加入量为40个/百公斤；

步骤六、将步骤五中所得混合物筛选出氧化铝球体后用120目振动筛进行筛分，筛选出粒径≦120μm符合标准的混合物。

本发明的有益效果：

本发明提供的石油管抗偏磨熔覆涂层专用材料，具有优异的抗偏磨性及与基材的结合力，适合丛式井、斜井、水平井等偏磨井况使用。

具体实施方式

实施例一：

本发明提供的石油管抗偏磨熔覆涂层专用材料包括有双酚A型酚醛环氧树脂、热塑性酚醛树脂、2-甲基咪唑、双氰胺、癸二酸二酰肼、POM均聚甲醛、石墨粉、PA11尼龙、TPU热塑性聚氨酯弹性体、绢云母、硅烷偶联剂、流平剂、消泡剂、附着力促进剂、耐水煮剂、硫酸钡粉、气相氧化铝和磷铁粉，按重量百分比各种原料的含量为：双酚A型酚醛环氧树脂55％、热塑性酚醛树脂2％、2-甲基咪唑0.2％、双氰胺5％、癸二酸二酰肼5％、POM均聚甲醛10％、石墨粉1％、PA11尼龙2％、TPU热塑性聚氨酯弹性体10％、绢云母1％、硅烷偶联剂1％、流平剂0.5％、消泡剂0.5％、附着力促进剂0.5％、耐水煮剂0.5％、硫酸钡粉5％、气相氧化铝0.1％和磷铁粉0.7％，前述各种原料经过混合、熔融、挤出、研磨、混合和筛选制成石油管抗偏磨熔覆涂层专用材料。

上述各种原料的性能指标如下：

双酚A型酚醛环氧树脂的环氧当量为190-230g/mol，双酚A型酚醛环氧树脂的软化点为75-86℃，双酚A型酚醛环氧树脂的粒度≧325目；

热塑性酚醛树脂的软化点为85-100℃，热塑性酚醛树脂的酸值23-42mgKOH/g，热塑性酚醛树脂的粒度≧325目；

癸二酸二酰肼的熔点为185-190℃，癸二酸二酰肼的干燥失重≦0.5％；

2-甲基咪唑为常规市售，2-甲基咪唑的型号为CAS 693-98-1，2-甲基咪唑的粒度≧1000目；

双氰胺为常规市售，双氰胺的型号为CAS 461-58-5，双氰胺的粒径为2.5-5.0μm；

尼龙为聚酰胺，尼龙的型号为PA11，尼龙的密度为1.03-1.05g/cm

POM均聚甲醛的密度为1.42g/cm

石墨粉为鳞片石墨，石墨粉的粒度≧1000目；

气相氧化铝为r相，气相氧化铝的粒径≦6nm；

TPU热塑性聚氨酯弹性体的型号为1180A，TPU热塑性聚氨酯弹性体的密度为1.11g/cm

硫酸钡粉的PH值为7±1，硫酸钡粉的含水量≦0.3％，硫酸钡粉的吸油量≦13-15g/100g，硫酸钡粉的钡含量≧96％，硫酸钡粉的粒度≧1000目；

耐水煮剂的型号为W-5320，耐水煮剂的粒径为25-50μm，耐水煮剂的堆积密度为0.3kg/L；

绢云母为具有层状结构含钾的铝硅酸盐矿物质，绢云母的主要成分为SiO

硅烷偶联剂为具有两种以上不同的反应基的有机硅单体，硅烷偶联剂能够和有机材料与无机材料发生化学键合进行偶联，硅烷偶联剂的化学式为Y-R-Si(OR)3通式YSiX3，硅烷偶联剂的粒度≧1250目；

流平剂的型号为PT-01镜面流平型，流平剂为超细高分散二氧化硅吸附的聚丙烯酸酯，流平剂的活性物含量≧66％，流平剂的固含量≧97.5％，流平剂为自由流动粉体；

消泡剂的型号为W-9610，消泡剂能够降低涂层熔融粘度，消泡剂的熔点为130-140℃，消泡剂的粒径为45μm；

附着力促进剂的型号为W-9250，附着力促进剂能够提高与管体底材结合力，附着力促进剂为常规市售；

磷铁粉为超细型，磷铁粉为常规市售，磷铁粉的粒度≧1250目；

本发明提供的石油管抗偏磨熔覆涂层专用材料的制备方法，其制备方法包括如下步骤：

步骤一、按重量百分比，将双酚A型酚醛环氧树脂55％、热塑性酚醛树脂2％、2-甲基咪唑0.2％、双氰胺5％、癸二酸二酰肼5％、POM均聚甲醛10％、石墨粉1％、PA11尼龙2％、TPU热塑性聚氨酯弹性体10％、绢云母1％、硅烷偶联剂1％、流平剂0.5％、消泡剂0.5％、附着力促进剂0.5％、耐水煮剂0.5％、硫酸钡粉5％和磷铁粉0.7％并加入氧化铝球体进行共混，氧化铝球体的粒径为￠30-50mm，氧化铝球体的加入量为120个/百公斤；

步骤二、将步骤一中共混后混合物中的氧化铝球体筛出，然后加热至混合物的熔融温度使混合物达到熔融状态；

步骤三、将步骤二中熔融状态的混合物挤出；

步骤四、将步骤三中得到的熔融混合物冷却后破碎并研磨成粉末；

步骤五、将气相氧化铝加入到步骤四中所得到的混合物粉末中，按照步骤四中所得混合物的总重量气相氧化铝加入量为0.1％，然后加入氧化铝球体进行共混，氧化铝球体的粒径为￠30-50mm，氧化铝球体的加入量为40个/百公斤；

步骤六、将步骤五中所得混合物筛选出氧化铝球体后用120目振动筛进行筛分，筛选出粒径≦120μm符合标准的混合物。

实施例二：

本发明提供的石油管抗偏磨熔覆涂层专用材料包括有双酚A型酚醛环氧树脂、热塑性酚醛树脂、2-甲基咪唑、双氰胺、癸二酸二酰肼、POM均聚甲醛、石墨粉、PA11尼龙、TPU热塑性聚氨酯弹性体、绢云母、硅烷偶联剂、流平剂、消泡剂、附着力促进剂、耐水煮剂、硫酸钡粉、气相氧化铝和磷铁粉，按重量百分比各种原料的含量为：双酚A型酚醛环氧树脂15％、热塑性酚醛树脂10％、2-甲基咪唑0.2％、双氰胺10％、癸二酸二酰肼10％、POM均聚甲醛15％、石墨粉5％、PA11尼龙6％、TPU热塑性聚氨酯弹性体10％、绢云母5％、硅烷偶联剂1％、流平剂0.5％、消泡剂0.5％、附着力促进剂0.5％、耐水煮剂0.5％、硫酸钡粉5％、气相氧化铝0.8％和磷铁粉5％，前述各种原料经过混合、熔融、挤出、研磨、混合和筛选制成石油管抗偏磨熔覆涂层专用材料。

上述各种原料的性能指标如下：

双酚A型酚醛环氧树脂的环氧当量为190-230g/mol，双酚A型酚醛环氧树脂的软化点为75-86℃，双酚A型酚醛环氧树脂的粒度≧325目；

热塑性酚醛树脂的软化点为85-100℃，热塑性酚醛树脂的酸值23-42mgKOH/g，热塑性酚醛树脂的粒度≧325目；

癸二酸二酰肼的熔点为185-190℃，癸二酸二酰肼的干燥失重≦0.5％；

2-甲基咪唑为常规市售，2-甲基咪唑的型号为CAS 693-98-1，2-甲基咪唑的粒度≧1000目；

双氰胺为常规市售，双氰胺的型号为CAS 461-58-5，双氰胺的粒径为2.5-5.0μm；

尼龙为聚酰胺，尼龙的型号为PA11，尼龙的密度为1.03-1.05g/cm

POM均聚甲醛的密度为1.42g/cm

石墨粉为鳞片石墨，石墨粉的粒度≧1000目；

气相氧化铝为r相，气相氧化铝的粒径≦6nm；

TPU热塑性聚氨酯弹性体的型号为1180A，TPU热塑性聚氨酯弹性体的密度为1.11g/cm

硫酸钡粉的PH值为7±1，硫酸钡粉的含水量≦0.3％，硫酸钡粉的吸油量≦13-15g/100g，硫酸钡粉的钡含量≧96％，硫酸钡粉的粒度≧1000目；

耐水煮剂的型号为W-5320，耐水煮剂的粒径为25-50μm，耐水煮剂的堆积密度为0.3kg/L；

绢云母为具有层状结构含钾的铝硅酸盐矿物质，绢云母的主要成分为SiO

硅烷偶联剂为具有两种以上不同的反应基的有机硅单体，硅烷偶联剂能够和有机材料与无机材料发生化学键合进行偶联，硅烷偶联剂的化学式为Y-R-Si(OR)3通式YSiX3，硅烷偶联剂的粒度≧1250目；

流平剂的型号为PT-01镜面流平型，流平剂为超细高分散二氧化硅吸附的聚丙烯酸酯，流平剂的活性物含量≧66％，流平剂的固含量≧97.5％，流平剂为自由流动粉体；

消泡剂的型号为W-9610，消泡剂能够降低涂层熔融粘度，消泡剂的熔点为130-140℃，消泡剂的粒径为45μm；

附着力促进剂的型号为W-9250，附着力促进剂能够提高与管体底材结合力，附着力促进剂为常规市售；

磷铁粉为超细型，磷铁粉为常规市售，磷铁粉的粒度≧1250目；

本发明提供的石油管抗偏磨熔覆涂层专用材料的制备方法，其制备方法包括如下步骤：

步骤一、按重量百分比，将双酚A型酚醛环氧树脂15％、热塑性酚醛树脂10％、2-甲基咪唑0.2％、双氰胺10％、癸二酸二酰肼10％、POM均聚甲醛15％、石墨粉5％、PA11尼龙6％、TPU热塑性聚氨酯弹性体10％、绢云母5％、硅烷偶联剂1％、流平剂0.5％、消泡剂0.5％、附着力促进剂0.5％、耐水煮剂0.5％、硫酸钡粉5％和磷铁粉5％并加入氧化铝球体进行共混，氧化铝球体的粒径为￠30-50mm，氧化铝球体的加入量为120个/百公斤；

步骤二、将步骤一中共混后混合物中的氧化铝球体筛出，然后加热至混合物的熔融温度使混合物达到熔融状态；

步骤三、将步骤二中熔融状态的混合物挤出；

步骤四、将步骤三中得到的熔融混合物冷却后破碎并研磨成粉末；

步骤五、将气相氧化铝加入到步骤四中所得到的混合物粉末中，按照步骤四中所得混合物的总重量气相氧化铝加入量为0.8％，然后加入氧化铝球体进行共混，氧化铝球体的粒径为￠30-50mm，氧化铝球体的加入量为40个/百公斤；

步骤六、将步骤五中所得混合物筛选出氧化铝球体后用120目振动筛进行筛分，筛选出粒径≦120μm符合标准的混合物。

实施例三：

本发明提供的石油管抗偏磨熔覆涂层专用材料包括有双酚A型酚醛环氧树脂、热塑性酚醛树脂、2-甲基咪唑、双氰胺、癸二酸二酰肼、POM均聚甲醛、石墨粉、PA11尼龙、TPU热塑性聚氨酯弹性体、绢云母、硅烷偶联剂、流平剂、消泡剂、附着力促进剂、耐水煮剂、硫酸钡粉、气相氧化铝和磷铁粉，按重量百分比各种原料的含量为：双酚A型酚醛环氧树脂17％、热塑性酚醛树脂3％、2-甲基咪唑0.6％、双氰胺8％、癸二酸二酰肼8％、POM均聚甲醛13％、石墨粉3％、PA11尼龙6％、TPU热塑性聚氨酯弹性体13％、绢云母3％、硅烷偶联剂3％、流平剂2％、消泡剂1.5％、附着力促进剂1.5％、耐水煮剂0.8％、硫酸钡粉13％、气相氧化铝0.6％和磷铁粉3％，前述各种原料经过混合、熔融、挤出、研磨、混合和筛选制成石油管抗偏磨熔覆涂层专用材料。

上述各种原料的性能指标如下：

双酚A型酚醛环氧树脂的环氧当量为190-230g/mol，双酚A型酚醛环氧树脂的软化点为75-86℃，双酚A型酚醛环氧树脂的粒度≧325目；

热塑性酚醛树脂的软化点为85-100℃，热塑性酚醛树脂的酸值23-42mgKOH/g，热塑性酚醛树脂的粒度≧325目；

癸二酸二酰肼的熔点为185-190℃，癸二酸二酰肼的干燥失重≦0.5％；

2-甲基咪唑为常规市售，2-甲基咪唑的型号为CAS 693-98-1，2-甲基咪唑的粒度≧1000目；

双氰胺为常规市售，双氰胺的型号为CAS 461-58-5，双氰胺的粒径为2.5-5.0μm；

尼龙为聚酰胺，尼龙的型号为PA11，尼龙的密度为1.03-1.05g/cm

POM均聚甲醛的密度为1.42g/cm

石墨粉为鳞片石墨，石墨粉的粒度≧1000目；

气相氧化铝为r相，气相氧化铝的粒径≦6nm；

TPU热塑性聚氨酯弹性体的型号为1180A，TPU热塑性聚氨酯弹性体的密度为1.11g/cm

硫酸钡粉的PH值为7±1，硫酸钡粉的含水量≦0.3％，硫酸钡粉的吸油量≦13-15g/100g，硫酸钡粉的钡含量≧96％，硫酸钡粉的粒度≧1000目；

耐水煮剂的型号为W-5320，耐水煮剂的粒径为25-50μm，耐水煮剂的堆积密度为0.3kg/L；

绢云母为具有层状结构含钾的铝硅酸盐矿物质，绢云母的主要成分为SiO

硅烷偶联剂为具有两种以上不同的反应基的有机硅单体，硅烷偶联剂能够和有机材料与无机材料发生化学键合进行偶联，硅烷偶联剂的化学式为Y-R-Si(OR)3通式YSiX3，硅烷偶联剂的粒度≧1250目；

流平剂的型号为PT-01镜面流平型，流平剂为超细高分散二氧化硅吸附的聚丙烯酸酯，流平剂的活性物含量≧66％，流平剂的固含量≧97.5％，流平剂为自由流动粉体；

消泡剂的型号为W-9610，消泡剂能够降低涂层熔融粘度，消泡剂的熔点为130-140℃，消泡剂的粒径为45μm；

附着力促进剂的型号为W-9250，附着力促进剂能够提高与管体底材结合力，附着力促进剂为常规市售；

磷铁粉为超细型，磷铁粉为常规市售，磷铁粉的粒度≧1250目；

本发明提供的石油管抗偏磨熔覆涂层专用材料的制备方法，其制备方法包括如下步骤：

步骤一、按重量百分比，将双酚A型酚醛环氧树脂、热塑性酚醛树脂、2-甲基咪唑、双氰胺、癸二酸二酰肼、POM均聚甲醛、石墨粉、PA11尼龙、TPU热塑性聚氨酯弹性体、绢云母、硅烷偶联剂、流平剂、消泡剂、附着力促进剂、耐水煮剂、硫酸钡粉、气相氧化铝和磷铁粉，按重量百分比各种原料的含量为：双酚A型酚醛环氧树脂17％、热塑性酚醛树脂3％、2-甲基咪唑0.6％、双氰胺8％、癸二酸二酰肼8％、POM均聚甲醛13％、石墨粉3％、PA11尼龙6％、TPU热塑性聚氨酯弹性体13％、绢云母3％、硅烷偶联剂3％、流平剂2％、消泡剂1.5％、附着力促进剂1.5％、耐水煮剂0.8％、硫酸钡粉13％和磷铁粉3％并加入氧化铝球体进行共混，氧化铝球体的粒径为￠30-50mm，氧化铝球体的加入量为120个/百公斤；

步骤二、将步骤一中共混后混合物中的氧化铝球体筛出，然后加热至混合物的熔融温度使混合物达到熔融状态；

步骤三、将步骤二中熔融状态的混合物挤出；

步骤四、将步骤三中得到的熔融混合物冷却后破碎并研磨成粉末；

步骤五、将气相氧化铝加入到步骤四中所得到的混合物粉末中，按照步骤四中所得混合物的总重量气相氧化铝加入量为0.6％，然后加入氧化铝球体进行共混，氧化铝球体的粒径为￠30-50mm，氧化铝球体的加入量为40个/百公斤；

步骤六、将步骤五中所得混合物筛选出氧化铝球体后用120目振动筛进行筛分，筛选出粒径≦120μm符合标准的混合物。

上述实施例中所得到的混合物实验如下：

涂层外观：表面平整、厚度600-800μm，表面硬度≧5H。

抗偏磨性：

抗偏磨试验方式：直线往复式纵向摩擦试验机；

摩擦副组成：油井管抗偏磨熔覆内涂层与￠46mm普通抽油杆接箍；

摩擦轨迹：长度600mm；

摩擦副正压力：≧500kg；

摩擦频率：25-30次/分钟；

摩擦介质：石油采油原井液。

摩擦试验结果：常温状态≧130万次无异常。

通过以上的检测结果得出，本发明提供的石油管抗偏磨熔覆涂层专用材料组合物，具有优异的抗偏磨性及与基材的结合力，适合丛式井、斜井、水平井等偏磨井况使用。