一种核磁测井仪用复合材料天线及其制备方法
【专利摘要】一种核磁测井仪用复合材料天线，由内壳、外壳组成，不锈钢接头的内壁和铜网天线粘接定位在内壳的外表面，内壳和外壳的材质为耐高温复合材料，其配方的重量份数组成为；9～14份CY-179多官能团脂环族环氧树脂、10～16份甲基纳迪克酸酐固化剂、0.2～0.3份改性咪唑促进剂，以及70～80份S2高强无捻玻璃纤维的增强材料。采用本发明设计的核磁测井仪用复合材料天线及其制备方法，可有效解决现有进口产品存在的金属接头开胶脱落、油液渗漏的问题，各项性能达到或超过国外同类进口产品水平，产品性价比高，可推广应用于其他型号的测井设备，具有显著的经济效益和社会效益。
【专利说明】—种核磁测井仪用复合材料天线及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于石油测井仪器领域，尤其涉及一种具有耐高温、高压、密封性好、粘接强度高的核磁测井仪用复合材料天线及其制备方法。
【背景技术】
[0002]石油工业勘探和开采过程中，需要通过测井技术对井下原油情况进行判定分析。测井技术是一种利用电、磁、声、热、核等物理原理制造的测井仪器，由测井电缆深入井内，使地面电测仪器沿井筒连续记录随深度变化的各种参数，识别井下油、气、水层的分布状况，监测油层的工作状况。测井仪器通常工作于地下4000米左右的油井中，伴随井下高温、高压、油、水、气、泥浆等复杂环境，核磁测井仪器探头天线部分一般采用油压平衡技术，利用玻璃纤维复合材料的高强度、耐腐蚀、耐高温及绝缘特性，将井下环境压力通过复合材料天线壳体及其内部活塞结构形成的高压硅油来承担，从而保护测井仪器内部电子元件和机械部分的正常工作。核磁测井复合材料天线壳体在实际工程应用中主要存在两个问题:一是如何确保高温、高压下天线壳体的密封防渗性能，二是如何实现复合材料与金属天线环的可靠连接，以上两方面是直接关系到核磁测井仪器在井下能否正常工作的关键技术。
[0003]目前国内石油测井市场使用的核磁测井复合材料天线基本上全部采用美国哈里伯顿公司的进口产品，该公司采用耐高温环氧树脂通过纤维缠绕技术成型复合材料壳体，然后采用高温胶粘剂将金属天线环与复合材料壳体粘接为一体。根据国内测井公司反馈信息，进口复合材料天线壳体在使用一段时间后，个别产品会出现油液渗漏到复合材料内部、金属天线环脱落等问题，影响测井仪器的探测精度和正常工作，此外一旦天线壳体出现问题需要更换时，进口产品采购周期长、价格昂贵，影响公司的生产进度和经济效益，因此国内石油测井市场急需开发出性能可靠、性价比高的核磁测井用复合材料天线。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是介绍一种核磁测井仪用复合材料天线及其制备方法，制备的复合材料天线具有耐高温、密封性好、粘接强度高等优异性能，用于解决测井用复合材料天线在恶劣环境下与金属接头的可靠连接及复合材料壳体的密封性问题，该方法可用于推广复合材料天线在石油勘探工业测井工程中的广泛应用，实现替代进口产品的目的。
[0005]为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案:
一种核磁测井仪用复合材料天线，由内壳、外壳组成，不锈钢接头的内壁和铜网天线粘接定位在内壳的外表面，内壳和外壳的材质为耐高温复合材料，其配方的重量份数组成为；9?14份CY-179多官能团脂环族环氧树脂、10?16份甲基纳迪克酸酐固化剂、0.2?0.3份改性咪唑促进剂，以及70?80份S2高强无捻玻璃纤维的增强材料。
[0006]本发明所述铜网天线外表面成型富树脂防渗层，其防渗层的基体树脂采用缠绕用耐高温本体树脂，树脂重量含量控制在80?90%之间，增强材料采用面密度为30?50g/m2的聚酯表面租。[0007]本发明所述防渗层的厚度为1?2mm。
[0008]本发明所述增强材料聚酯表面毡使用前放入烘箱100°C烘干1?2小时。
[0009]本发明所述不锈钢接头内壁与内壳采用耐高温胶粘剂粘接，不锈钢接头外表面连接段设计为宽度5?8_、深度2?4mm的沟槽结构。
[0010]本发明所述核磁测井仪用复合材料天线的外表面喷涂胶衣树脂。
[0011]一种核磁测井仪用复合材料天线的制备方法，其步骤为:
(1)用湿法缠绕工艺成型复合材料天线内壳，固化完全后机加工、脱模；
(2)对不锈钢接头粘接面进行酸洗、喷砂、阳极氧化处理；对内壳的粘接面进行打磨、溶剂清洗处理；
(3)将不锈钢接头内壁、铜网天线粘接定位在复合材料内壳上；
(4)步骤(3)粘结固化后在铜网天线外表面成型富树脂防渗层；
(5)用湿法缠绕工艺成型复合材料天线外壳，成型时纤维浸溃树脂后直接缠绕在不锈钢接头的沟槽结构上；
(6)打磨光滑外壳的外表面，在上面喷涂胶衣树脂。
[0012]由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果:
采用本发明设计的核磁测井仪用复合材料天线及其制备方法，可有效解决现有进口产品存在的金属接头开胶脱落、油液渗漏的问题，各项性能达到或超过国外同类进口产品水平，产品性价比高，可推广应用于其他型号的测井设备，具有显著的经济效益和社会效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明复合材料测井仪用天线结构示意图。
[0014]图中:1、内壳；2不锈钢接头；3、铜网天线；4、防渗层；5、外壳；6、胶衣树脂。【具体实施方式】
[0015]通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
[0016]某核磁测井仪用复合材料天线壳体总长度1995mm,外径152.4mm,内径133.5mm,复合材料壳体夹层中铺设两路铜网天线并从壳体内壁引出，要求天线壳体用复合材料180°C下弯曲强度保留率大于50%，天线壳体经0.35MPa气体内压气密性检验不应漏气，两端不锈钢天线环与复合材料连接可靠。该复合材料天线壳体按照本专利设计的制备方案进行实施。
[0017]1、总体技术方案设计
该复合材料天线壳体结构由内至外依次为天线内壳、铜网天线、防渗层、天线外壳。首先采用湿法缠绕工艺成型厚度5mm的合材料天线内壳，固化完全后机加工至壁厚4mm，脱模，然后将不锈钢接头、铜网天线通过高温胶粘剂粘接固定在复合材料内壳外表面，固化后在铜网天线外表面成型厚度1.5mm的富树脂防渗层，接着采用湿法缠绕工艺成型厚度6_的复合材料天线外壳，固化完全后机加工至外径152.4mm，打磨光滑外表面，喷涂胶衣树脂。
[0018]2、耐高温复合材料配方
配方一:复合材料天线壳体采用本发明设计的耐高温基体树脂配方，按照质量比称取10份的CY-179多官能团脂环族环氧树脂、10.5份甲基纳迪克酸酐固化剂、0.2份改性咪唑促进剂，充分搅拌混合均匀至目测无明显色差，将79.3份S2高强无捻玻璃纤维去除外包装后放入烘箱100°C烘干2h，采用上述配方缠绕成型复合材料单向板，加工成标准试样后测试其180°C下的弯曲强度保留率为52%，满足指标要求。
[0019]配方二:按照质量比称取14份的CY-179多官能团脂环族环氧树脂、15份甲基纳迪克酸酐固化剂、0.3份改性咪唑促进剂，充分搅拌混合均匀至目测无明显色差，将70.7份S2高强无捻玻璃纤维去除外包装后放入烘箱100°C烘干2h，采用上述配方缠绕成型复合材料单向板，加工成标准试样后测试其180°C下的弯曲强度保留率为50%，满足指标要求。
[0020]配方三:按照质量比称取9份的CY-179多官能团脂环族环氧树脂、15份甲基纳迪克酸酐固化剂、0.2份改性咪唑促进剂，充分搅拌混合均匀至目测无明显色差，将75.8份S2高强无捻玻璃纤维去除外包装后放入烘箱100°C烘干2h，采用上述配方缠绕成型复合材料单向板，加工成标准试样后测试其180°C下的弯曲强度保留率为53%，满足指标要求。
[0021]3、复合材料壳体与不锈钢接头连接设计
复合材料天线壳体两端的不锈钢连接环外表面连接段设计为4道宽度5mm，深度2.5mm的环形槽，槽间距4mm，采用酸洗、喷砂、阳极氧化方式对不锈钢连接环内、外粘接面清洁处理,采用砂纸打磨、溶剂清洗方式对复合材料粘接面打磨处理,晾干待用。采用耐高温胶粘剂将不锈钢连接环与复合材料内壳粘接定位，复合材料外壳成型过程中将纤维直接缠绕在不锈钢环形槽内，利用纤维缠绕过程中的张紧力和树脂固化后收缩抱紧力，实现可靠连接。
[0022](4)复合材料壳体密封设计
采用本发明设计的防渗层结构形式，采用手工铺放工艺在复合材料天线内壳铜网天线外表成型厚度1.5mm的富树脂防渗层，富树脂层基体树脂采用耐高温本体树脂，增强材料采用面密度30g/m2的聚酯表面毡和面密度220g/m2的高强玻璃布，树脂重量含量控制在80?90%之间，高温固化后成型天线外壳，然后通过0.35MPa气体内压气密性检验，未出现渗漏现象，满足密封要求。
[0023](5)效果检验
采用本专利设计成型的核磁测井复合材料天线，通过了耐高温试验、承压气密性试验、装机电气性能试验等性能测试，各项性能到全部达到技术指标要求，经过近1年的油田试用，未出现不锈钢连接环脱落、油液渗漏等问题，用户反馈良好。
[0024]本发明未详述部分为现有技术。
【权利要求】
1.一种核磁测井仪用复合材料天线，由内壳(1)、外壳(5)组成，不锈钢接头(2)的内壁和铜网天线(3)粘接定位在内壳(1)的外表面，其特征是:内壳(1)和外壳(5)的材质为耐高温复合材料，其配方的重量份数组成为；9?14份CY-179多官能团脂环族环氧树脂、10?16份甲基纳迪克酸酐固化剂、0.2?0.3份改性咪唑促进剂，以及70?80份S2高强无捻玻璃纤维的增强材料。
2.如权利要求1所述的核磁测井仪用复合材料天线，其特征是:铜网天线(3)外表面成型富树脂防渗层(4)，其防渗层(4)的基体树脂采用缠绕用耐高温本体树脂，树脂重量含量控制在80?90%之间，增强材料采用面密度为30?50g/m2的聚酯表面毡。
3.如权利要求2所述的核磁测井仪用复合材料天线，其特征是:所述防渗层4的厚度为1?2mm。
4.如权利要求2所述的核磁测井仪用复合材料天线，其特征是:所述增强材料聚酯表面毡使用前放入烘箱100°C烘干1?2小时。
5.如权利要求1或2所述的核磁测井仪用复合材料天线，其特征是:不锈钢接头(2)内壁与内壳(1)采用耐高温胶粘剂粘接，不锈钢接头(2)外表面连接段设计为宽度5?8mm、深度2?4_的沟槽结构。
6.如权利要求1所述的核磁测井仪用复合材料天线，其特征是:核磁测井仪用复合材料天线的外表面喷涂胶衣树脂(6 )。
7.—种权利要求1所述的核磁测井仪用复合材料天线的制备方法，其特征是:其步骤为:①用湿法缠绕工艺成型复合材料天线内壳(1)，固化完全后机加工、脱模；②对不锈钢接头(2)粘接面进行酸洗、喷砂、阳极氧化处理；对内壳(1)的粘接面进行打磨、溶剂清洗处理；③将不锈钢接头(2)内壁、铜网天线(3)粘接定位在复合材料内壳(1)上；④步骤(3)粘结固化后在铜网天线(3)外表面成型富树脂防渗层(4)；⑤用湿法缠绕工艺成型复合材料天线外壳(5)，成型时纤维浸溃树脂后直接缠绕在不锈钢接头(2)的沟槽结构上；⑥打磨光滑外壳(5)的外表面，在上面喷涂胶衣树脂(6 )。
【文档编号】C08G59/42GK103633432SQ201310519606
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】樊晓斌, 郑劲东, 郭晓伟, 刘树亮 申请人:中国船舶重工集团公司第七二五研究所