一种石油天然气钻井系统用电缆的制作方法

文档序号:11245374阅读:653来源:国知局

本发明涉及电缆技术领域,尤其涉及一种石油天然气钻井系统用电缆。



背景技术:

石油天然气是现代工业的基本原料,钻井系统包括位于井眼最下方的钻头及逐节连接在钻头上的钻杆,钻杆为中空结构,随着钻头的掘进,钻杆逐节旋接加长,井眼内使用钻井液作为循环冲洗介质。在钻井过程中还要经过固井、测井、解卡等作业,固井液和解卡液的成分复杂,对电缆的腐蚀性强,随着井深的增加,井下的温度越来越高,电缆在井下还要承受较为频繁的扭动和一定的拉力,井壁的岩石有可能对电缆造成损伤。如何制备一种耐腐蚀、耐扭动撕裂、耐高温性的电缆料亟待解决。



技术实现要素:

基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种石油天然气钻井系统用电缆,具有优异的耐腐蚀、耐扭动撕裂、耐高温性能。

本发明提出的一种石油天然气钻井系统用电缆,包括缆芯和包覆在缆芯外侧的外护套,外护套的原料按重量份包括:偏氟醚橡胶60-80份,氯磺化聚乙烯35-45份,聚碳酸树酯18-24份,交联剂0.8-1.6份,纳米碳酸钙30-40份,蚕丝纤维20-30份,纳米钛白粉5-10份,白炭黑40-50份,煅烧陶土10-20份,蒙脱土复合物4-8份,钛酸酯偶联剂2-3份,氧化镁4-6份,增塑剂4-8份,防老剂40100.5-1份,防老剂22460.5-1份。

优选地,蒙脱土复合物采用如下工艺制备:将云母、水搅拌,加入碳酸氢铵超声处理得到预处理云母;将蒙脱土、2,2'-二烯丙基双酚a搅拌,加入双马来酰亚胺搅拌,加入丙酮、预处理云母搅拌,过滤,干燥得到蒙脱土复合物。

优选地,蒙脱土复合物采用如下工艺制备:将云母、水搅拌20-50min,搅拌速度为300-500r/min,加入碳酸氢铵超声处理5-15min得到预处理云母,超声频率为50-70khz,超声功率为400-500w;将蒙脱土、2,2'-二烯丙基双酚a搅拌20-40min,搅拌温度为45-65℃,加入双马来酰亚胺搅拌20-40min,搅拌温度为110-130℃,加入丙酮、预处理云母搅拌2-4h,搅拌温度为55-65℃,过滤,干燥得到蒙脱土复合物。

优选地,蒙脱土复合物采用如下工艺制备:按重量份将2-8份云母、20-50份水搅拌20-50min,搅拌速度为300-500r/min,加入1-3份碳酸氢铵超声处理5-15min得到预处理云母,超声频率为50-70khz,超声功率为400-500w;按重量份将5-15份蒙脱土、30-50份2,2'-二烯丙基双酚a搅拌20-40min,搅拌温度为45-65℃,加入15-20份双马来酰亚胺搅拌20-40min,搅拌温度为110-130℃,加入120-160份丙酮、15-25份预处理云母搅拌2-4h,搅拌温度为55-65℃,过滤,干燥得到蒙脱土复合物。

优选地,交联剂按重量份包括:过氧化二异丙苯0.6-1份,三烯丙基异三聚氰酸酯0.2-0.5份。

优选地,增塑剂按重量份包括:硬脂酸2-4份,二甲基硅油1-2份,pe蜡1-2份。

本发明采用偏氟醚橡胶、氯磺化聚乙烯、聚碳酸树酯复配,在钛酸酯偶联剂的配合下,与纳米碳酸钙、蚕丝纤维、纳米钛白粉结合程度高,使本发明不仅硬度高,而且防水、耐老化性能优异,原料易得,成本低。

蒙脱土复合物中,云母经过碳酸氢铵超声处理,部分层间阳离子被铵离子取代,经高温干燥后铵离子以氨气的形式挥发掉,从而在云母粉体的表面生成反应位点羟基,在2,2'-二烯丙基双酚a的配合下与蒙脱土结合程度高,再加入双马来酰亚胺复配,使其与纳米碳酸钙、蚕丝纤维、纳米钛白粉配合得到混杂多尺度材料,不仅弯曲强度和层间剪切强度好,层间断裂韧性优异,耐磨的优良性能,且热分解温度高;接着经过氧化二异丙苯、三烯丙基异三聚氰酸酯复配交联,构建的特殊的空间结构,可有效提高本发明拉伸强度,而且遇到硬物不易损伤,过载能力强,可有效容纳白炭黑、煅烧陶土,相互间结合力强,不仅容纳量大,间接降低成本,而且比表面积大,可有效提高其他原料的相容性,促使无机原料和有机原料的接枝从而形成整体,使本发明防水与热稳定进一步增强,可适应井下复杂的工作环境,使用寿命长。

具体实施方式

下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

本发明提出的一种石油天然气钻井系统用电缆,包括缆芯和包覆在缆芯外侧的外护套,外护套的原料按重量份包括:偏氟醚橡胶60份,氯磺化聚乙烯45份,聚碳酸树酯18份,交联剂1.6份,纳米碳酸钙30份,蚕丝纤维30份,纳米钛白粉5份,白炭黑50份,煅烧陶土10份,蒙脱土复合物8份,钛酸酯偶联剂2份,氧化镁6份,增塑剂4份,防老剂40101份,防老剂22460.5份。

实施例2

本发明提出的一种石油天然气钻井系统用电缆,包括缆芯和包覆在缆芯外侧的外护套,外护套的原料按重量份包括:偏氟醚橡胶80份,氯磺化聚乙烯35份,聚碳酸树酯24份,交联剂0.8份,纳米碳酸钙40份,蚕丝纤维20份,纳米钛白粉10份,白炭黑40份,煅烧陶土20份,蒙脱土复合物4份,钛酸酯偶联剂3份,氧化镁4份,增塑剂8份,防老剂40100.5份,防老剂22461份。

蒙脱土复合物采用如下工艺制备:将云母、水搅拌,加入碳酸氢铵超声处理得到预处理云母;将蒙脱土、2,2'-二烯丙基双酚a搅拌,加入双马来酰亚胺搅拌,加入丙酮、预处理云母搅拌,过滤,干燥得到蒙脱土复合物。

实施例3

本发明提出的一种石油天然气钻井系统用电缆,包括缆芯和包覆在缆芯外侧的外护套,外护套的原料按重量份包括:偏氟醚橡胶65份,氯磺化聚乙烯42份,聚碳酸树酯20份,交联剂1.4份,纳米碳酸钙32份,蚕丝纤维28份,纳米钛白粉6份,白炭黑48份,煅烧陶土12份,蒙脱土复合物7份,钛酸酯偶联剂2.2份,氧化镁5.5份,增塑剂5份,防老剂40100.8份,防老剂22460.6份。

蒙脱土复合物采用如下工艺制备:将云母、水搅拌35min,搅拌速度为400r/min,加入碳酸氢铵超声处理10min得到预处理云母,超声频率为60khz,超声功率为450w;将蒙脱土、2,2'-二烯丙基双酚a搅拌30min,搅拌温度为55℃,加入双马来酰亚胺搅拌30min,搅拌温度为120℃,加入丙酮、预处理云母搅拌3h,搅拌温度为60℃,过滤,干燥得到蒙脱土复合物。

交联剂按重量份包括:过氧化二异丙苯0.6份,三烯丙基异三聚氰酸酯0.5份。增塑剂按重量份包括:硬脂酸2份,二甲基硅油2份,pe蜡1份。

实施例4

本发明提出的一种石油天然气钻井系统用电缆,包括缆芯和包覆在缆芯外侧的外护套,外护套的原料按重量份包括:偏氟醚橡胶75份,氯磺化聚乙烯38份,聚碳酸树酯22份,交联剂1份,纳米碳酸钙38份,蚕丝纤维22份,纳米钛白粉8份,白炭黑42份,煅烧陶土18份,蒙脱土复合物5份,钛酸酯偶联剂2.8份,氧化镁4.5份,增塑剂7份,防老剂40100.6份,防老剂22460.8份。

蒙脱土复合物采用如下工艺制备:按重量份将2份云母、50份水搅拌20min,搅拌速度为500r/min,加入1份碳酸氢铵超声处理15min得到预处理云母,超声频率为50khz,超声功率为500w;按重量份将5份蒙脱土、50份2,2'-二烯丙基双酚a搅拌20min,搅拌温度为65℃,加入15份双马来酰亚胺搅拌40min,搅拌温度为110℃,加入160份丙酮、15份预处理云母搅拌4h,搅拌温度为55℃,过滤,干燥得到蒙脱土复合物。

交联剂按重量份包括:过氧化二异丙苯1份,三烯丙基异三聚氰酸酯0.2份。增塑剂按重量份包括:硬脂酸4份,二甲基硅油1份,pe蜡2份。

实施例5

本发明提出的一种石油天然气钻井系统用电缆,包括缆芯和包覆在缆芯外侧的外护套,外护套的原料按重量份包括:偏氟醚橡胶70份,氯磺化聚乙烯40份,聚碳酸树酯21份,交联剂1.2份,纳米碳酸钙35份,蚕丝纤维25份,纳米钛白粉7份,白炭黑45份,煅烧陶土15份,蒙脱土复合物6份,钛酸酯偶联剂2.5份,氧化镁5份,增塑剂6份,防老剂40100.7份,防老剂22460.7份。

蒙脱土复合物采用如下工艺制备:按重量份将8份云母、20份水搅拌50min,搅拌速度为300r/min,加入3份碳酸氢铵超声处理5min得到预处理云母,超声频率为70khz,超声功率为400w;按重量份将15份蒙脱土、30份2,2'-二烯丙基双酚a搅拌40min,搅拌温度为45℃,加入20份双马来酰亚胺搅拌20min,搅拌温度为130℃,加入120份丙酮、25份预处理云母搅拌2h,搅拌温度为65℃,过滤,干燥得到蒙脱土复合物。

交联剂按重量份包括:过氧化二异丙苯0.8份,三烯丙基异三聚氰酸酯0.3份。增塑剂按重量份包括:硬脂酸3份,二甲基硅油1.5份,pe蜡1.5份。

以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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