一种螺纹密封脂及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种螺纹密封脂及其制备方法和应用，该螺纹密封脂是将原料组分按顺序依次加入反应釜中，通过搅拌、升温、反应制得的，其原料组成为：按质量分数计，二苯基甲烷二异氰酸酯11～20％；乙二胺3～9％；己二胺3～9％；环己胺2～8％；聚α烯烃基础油3～10％；500SN基础油3～10％；硫磷双辛伯烷基锌盐0.5～2％；双辛伯烷基二硫代磷酸0.5～3％；苯骈三氮唑脂肪胺盐0.5～2％；乙二醇3～10％；聚四氟乙烯粉3～9％；铅粉12～24％；锌粉4～15％；石墨粉12～25％。该螺纹密封脂在高寒地区具有良好的涂刷性能，在油套管上使用时具有良好的密封性能和润滑性能，尤其适宜在低温、高寒环境中使用。
【专利说明】一种螺纹密封脂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于螺纹密封脂领域，具体涉及一种螺纹密封脂及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 在石油钻井、勘探开发过程中，钻柱、套管柱、油管柱、空心抽油杆柱，都是通过螺 纹接头把各个单根管子连成长管柱的，在螺纹连接的过程中，为防止螺纹的粘扣和保证连 接过程及使用过程的密封完整性，按照规范，必须在螺纹上扣前，在螺纹的表面均匀的涂敷 适量螺纹密封脂。螺纹密封脂在石油工业中的作用：在钻杆柱、套管柱、油管柱螺纹连接和 使用过程中起润滑和密封作用。对于一些苛刻的工况，如：深井和超深井、高压油气井、稠油 热采井、大斜度丛式井及水平井的开发寿命和产量在很大程度上都取决于管柱的连接质量 和密封完整性。螺纹连接部位与管子相比是薄弱的环节，也是最易损坏的部位，根据美国石 油学会的资料统计，套管柱损坏80%以上、油管柱失效70%以上是螺纹接头连接强度和密 封性能被破坏，因此螺纹接头的连接强度，尤其是密封能力，无论是在螺纹加工过程中还是 在油气田的管柱设计过程中都倍受关注，国内外石油管材生产厂和用户都在不断的在改进 螺纹的设计和加工方法以提高螺纹连接的密封性能。尽管螺纹脂是在螺纹上扣过程中涂敷 的一种辅助材料，但与螺纹的密封能力和抗粘扣能力都有十分密切的关系，随着石油工业 界对螺纹脂重要性的认识，目前对于普通工况，一般的API螺纹脂已经完全可以满足使用 要求，但是随着石油勘探开发的不断发展，以及我国石油管材制造商将管材出口的国家和 地区越来越广泛，所遇到的工况差异性较大，工况也越来越苛刻。目前在我国东北地区、青 藏高原和俄罗斯的西伯利亚地区都输于高寒地（山）区，一般的API螺纹脂尽管其在中低 纬度区域使用时涂刷性能、密封性能和润滑性能都可以满足要求，但在这些高寒地区使用 时，由于气温过低，导致一般的螺纹脂都出现结块、难以涂刷或者涂刷不均匀等现象，不仅 严重影响了涂刷效果，而且也降低了生产作业效率。
[0003] 面对这种特殊的工况，尤其是高寒地区的现场作业，为了避免勉强使用现有常规 螺纹脂进行涂刷而导致的涂刷不均匀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，工业界迫切需要一种能够耐受高寒气温，同时仍具要良好涂刷性能的螺 纹密封脂，从而确保在高寒气温下螺纹密封脂仍然能够被足量均匀涂刷至螺纹表面，同时 在使用时仍具有良好的润滑和密封性能。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种螺纹密封脂及其制备方法和应用，该螺纹密封脂在高 寒地区的环境中具有良好的涂刷性能，同时在油套管上卸扣和下井作业过程中具有良好的 密封性能和润滑性能。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0006] -种螺纹密封脂，由原料混合搅拌制得，其中原料按质量分数计，包括以下组分：
[0007]
[0008]
【权利要求】
1. 一种螺纹密封脂，其特征在于：由原料混合搅拌制得，其中原料按质量分数计，包括 以下组分： 二苯基甲烷二异氰酸酯 11%?20%; 乙二胺 3%?9%; 己二胺 3%?9%; 环己胺 2%?8%; 聚a烯烃基础油 3%?10%; 500SN基础油 3%?10%; 硫磷双辛伯烷基锌盐 0.5%?2%; 双辛伯烷基二硫代磷酸 0.5%?3%; 苯骈三氮唑脂肪胺盐 0.5%?2%; 乙二醇 3%?10%; 聚四氣乙細粉 3 %?9%; 铅粉 12%?24%; 锌粉 4%?15%; 石墨粉 12%?25%。
2. 根据权利要求1所述的螺纹密封脂，其特征在于：所述的聚四氟乙烯粉、铅粉、锌粉 的粒径小于等于53微米。
3. 根据权利要求1所述的螺纹密封脂，其特征在于：所述的石墨粉为天然鳞片状石墨 粉，其粒径小于等于53微米。
4. 权利要求1-3中任意一项所述的螺纹密封脂的制备方法，其特征在于，包括以下步 骤： 1) 按质量分数计，将3%?10%的聚a烯烃基础油和3%?10%的500SN基础油加入 反应釜中，室温下搅拌均匀；然后向反应釜中继续加入11%?20%的二苯基甲烷二异氰酸 酯，搅拌升温至50°C?60°C，继续搅拌使反应釜内温度保持均匀； 2) 向反应釜中继续加入3%?9%的乙二胺、3%?9%的己二胺和2%?8%的环己 胺，先升温至70°C?90°C后进行反应，再继续升温至160°C?20(TC后进行搅拌反应；之后 向反应釜中继续加入0. 5%?2%的硫磷双辛伯烷基锌盐、0. 5%?3%的双辛伯烷基二硫 代磷酸和〇. 5%?2%的苯骈三氮唑脂肪胺盐，搅拌均匀； 3)将反应釜内的温度降至20°C?60°C，再向反应釜中依次加入3%?10%的乙二醇、 3%?9%的聚四氟乙烯粉、12%?24%的铅粉、4%?15%的锌粉和12%?25%的石墨粉， 搅拌均匀后即得到螺纹密封脂。
5.根据权利要求4所述的螺纹密封脂的制备方法，其特征在于：所述的步骤1)中室温 下搅拌均匀时的搅拌速度为50转/分钟?70转/分钟，搅拌均匀所需的时间为8min? 12min； 所述的步骤1)中搅拌升温至50°C?60°C时的搅拌速度为50转/分钟?70转/分钟， 升温速率为2°C/分钟?5°C/分钟；升温至50°C?60°C后继续搅拌8min?12min使温度 保持均匀。
6.根据权利要求4所述的螺纹密封脂的制备方法，其特征在于：所述的步骤2)中升 温至70?90°C后进行反应时的升温速率为2°C/分钟?5°C/分钟，反应时间为25min? 35min； 所述的步骤2)中升温至160?200°C进行搅拌反应时的升温速率为2°C/分钟?5°C/ 分钟，搅拌速度为50转/分钟?70转/分钟，反应时间为45min?75min; 所述的步骤2)中搅拌均匀所需的时间为45min?75min。
7. 根据权利要求4所述的螺纹密封脂的制备方法，其特征在于：所述的步骤3)中搅拌 均匀所需的时间为2h?3h。
8. 权利要求1-3中任意一项所述的螺纹密封脂作为油套管上卸扣及下井使用时的密 封脂和/或润滑脂的应用。
9. 权利要求1-3中任意一项所述的螺纹密封脂作为高寒地区作业过程中油套管上卸 扣及下井使用时的密封脂和/或润滑脂的应用。
【文档编号】C10N40/34GK104403754SQ201410714533
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】田峰, 宋生印, 刘强, 王耀光 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油天然气集团公司管材研究所