专利名称：：深井管柱用高强密封螺纹脂及制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种用于深井、超深井钻采作业中钻杆、油管、套管等油井管的接头，提高管柱螺纹连接性能的深井管柱用高强密封螺纹脂及制备方法。
背景技术：
：深井、超深井的开发导致了工作压力更高，地层温度增加，其结果是钻杆、油管、套管等油井管的接头松动、泄漏和粘扣等问题成为一个重要的问题。在深井钻采作业中，下部油井管管柱不仅要承受轴向载荷、内外压力、地层滑移剪切等各种危险载荷，而且还承受15(TC以上的高温载荷，这就要求螺纹连接部位不仅要可以承受住各种载荷作用，还必须要在这些载荷作用下保证密封性。石油专用管上的螺纹主要是起连接作用的，密封时必须涂上合适的螺纹脂，辅助螺纹密封，才能保证在一定压力和温度下不泄漏。实践表明，管柱螺纹连接部位的性能是制约深井管柱是否安全可靠的关键技术之一，而作为提高管柱螺纹连接性能的关键材料——螺纹月旨，就在深井钻采中显得尤为重要。一方面，目前国内通常使用的API螺纹脂虽然润滑性能优异，但高温高压下的密封性能不够理想。螺纹脂在高温下油基蒸发，造成螺纹脂干沽，失去密封和润滑作用。这就是各种油井管螺纹配合API螺纹脂的使用在一定程度上可以保证接头密封性能，但随着时间的推移，井下依然出现油套管接头泄漏事故的主要原因之一。另一方面，钻井工程施工涉及地质、工艺、作业等方方面面的影响因素，难免会遇到一些复杂情况，有时被迫将深井钻井下部所用的套管柱从井中起出，或起出油管柱的正常修井作业，以及钻柱往复提起下入作业等，这就造成了深井所用油井管管柱的力学与环境行为与常规作业管柱过程有很大差别，需要在承受长时间的环境载荷(特别是高温)过程后进行上卸扣作业。此外，在起下管柱过程中由于外载的波动以及管柱与井壁/套管内壁的碰撞以及深井钻井过程中对下部固井套管柱的影响和钻头振动过大等，均可引发螺纹连接处松动，导致连接密封失效。这就对螺纹脂提出了更高的要求，不但要具备辅助密封作用，还要具备防止螺纹连接松动的作用(即固结螺纹连接)，更要具备在高温下依然保持润滑和密封性能，保证在高扭矩(甚至过扭矩)情况下的抗粘扣性能。
发明内容本发明的目的是开发出一种在深井高温环境下即可保障螺纹连接强度又可保障螺纹连接润滑性和密封性的深井管柱用高强密封螺纹脂及制备方法，以满足深井井下的复杂作业工况，而且，可代替目前为防止油井管柱螺纹连接松动的悍接和铆接工艺。本发明的润滑剂由A、B两种组分混合组成，A组分的各成分按重量百分比为E51环氧树脂1015%、羧基丁氰橡胶18%、AG环氧树脂1530%、501稀释剂210%、丁氰312%、三氧化二铝1530%、铝粉516%、气相二氧化硅15%;B组分由縮胺-105环氧固化剂构成，以A组分重量为100%计，B组分的加入量是A组分重量的510%。制备方法在一个可以加热、搅拌的反应器，在反应釜中加入上述配方量的E51环氧树脂和羧基丁氰橡胶，搅拌混合均匀，后升温至12(TC搅拌并保温反应1.5小时，使之变成预聚体，然后降温到5(TC，分别在搅拌条件下加入AG环氧树脂、501稀释剂、丁氰、三氧化二铝、铝粉、气相二氧化硅，搅拌均匀后，用胶体磨或三辊研磨机或均质化机将其再次混匀即可形成A组分。A组分与B组分重量之比应为A:B=100:510，使用时按照上述比例搅拌均匀后即可直接使用。本发明提供的深井管柱用高强密封螺纹脂是一种灰色粘稠状物，按A:B-100:510配制后直接涂满油井管内螺纹或外螺纹的2/3，然后按照一定的扭矩进行上扣即可。本发明所提供的螺纹脂上扣前是粘稠状可满足上扣的润滑性，在0.51小时后形成高弹性高分子化合物，堵塞所有的螺纹间隙，具有高的密封性能，同时环氧树脂属于高强度的结构胶，防止连接处松动。本发明所提供的螺纹脂与API螺纹脂完全不同，除了满足API螺纹脂的润滑性能外，在密封性能方面优于API螺纹脂，同时填补了API螺纹脂不具备的性能，耐高温性能非常好，有效地防止深井井下管柱连接处的松动，又可保障高温下的密封性能，同时增加了油、套管柱的连接强度。本发明所提供的螺纹脂因原料成本低廉，制备工艺简单，使用方便，可完全代替目前的焊接和铆接工艺，因此，综合成本低，可以满足钻井的低成本要求。采用本发明，可以使管柱具有良好的抗粘扣性能及高温下的密封性能，还具有阻止螺纹连接松动性能，能够满足深井高温下管柱作业的技术要求，保证管柱结构的安全，进一步保障了整口井的生产安全，对提高整个石油生产效率具有现实意义。具体实施例方式实施例l:管柱螺纹连接处需要拆卸时，按照重量A组分由E51环氧树脂10%、羧基丁氰橡胶5%、AG环氧树脂27。/。、501稀释剂6%、丁氰3%、三氧化二铝30%、铝粉16%、气相二氧化硅3%成；B组分为占A组分重量5X的縮胺-105环氧固化剂。技术指标检测结果表1所示。表l实施例l性能检测结果表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本配方经12口深井试用，套管经两次上卸扣后没有发生任何粘扣现象，在下部0)244.5xll.99mmQ125套管柱连接处无松动现象且密封性能良好，井下高温160°C。实施例2:不需要拆卸的连接，按照重量A组分由E51环氧树脂13%、羧基丁氰橡胶5%、AG环氧树脂30。/。、501稀释剂3°/。、丁氰11%、三氧化二铝30%、铝粉5%、气相二氧化硅3%组成；B组分为占A组分重量7。/。的缩胺-105环氧固化剂。技术指标检测结果表2所示。表2实施例2性能检测结果表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本配方经21口深井试用，在整个钻井过程中表层套管连接处没有发生松动现象，在下部0177.8xl2.65mmV140套管柱连接处无松动现象且密封性能良好，井下高温18(TC，并提高了整个管柱的连接强度。实施例3:冬季施工，按照重量A组分由E51环氧树脂13%、羧基丁氰橡胶3%、AG环氧树脂30%、501稀释剂10%、丁氰6%、三氧化二铝30%、铝粉5%、气相二氧化硅3%组成；B组分为占A组分重量10%的縮胺-105环氧固化剂。技术指标检测结果表3所示。表3实施例3性能检测结果表项目技术指标检测方法外观灰色目测密度(g/ml)3.8重量法闪点rc)221开口闪点操作时间(min)75实测最大放热量rc)40温度计室温固化性能抗剪切强度(MPa)18.5GB/T7124-1986抗拉伸强度(MPa)15.5GB/T6329-1996抗冲击强度(J/m2)5600GB/T6328-19994crc固化性能:抗剪切强度(MPa)18.2GB/T7124-1986抗拉伸强度(MPa)15GB/T6329-1996抗冲击强度(J/m2)34261GB/T6328-199980'C固化性能抗剪切强度(MPa)15.9GB/T7124-1986抗拉伸强度(MPa)21.6GB/T6329-1996抗冲击强度U/m2)15210GB/T6328-1999本配方经9口深井试用，在整个钻井过程中表层套管连接处没有发生松动现象，以及在下部<D177.8xl3.72mmV140回接套管柱和①D9.7xl4.27mmV140尾管套管柱的连接处无松动现象且密封性能良好，井下高温185。C，并提高了整个管柱的连接强度。权利要求1、一种深井管柱用高强密封螺纹脂，其特征在于由A、B两种组分混合组成，A组分的各成分按重量百分比为E51环氧树脂10～15％、羧基丁氰橡胶1～8％、AG环氧树脂15～30％、501稀释剂2～10％、丁氰3～12％、三氧化二铝15～30％、铝粉5～16％、气相二氧化硅1～5％；B组分由缩胺-105环氧固化剂构成，以A组分重量为100％计，B组分的加入量是A组分重量的5～10％。2、一种深井管柱用高强密封螺纹脂制备方法，其特征在于在反应釜中按权利要求1的组分和配方比加入E51环氧树脂和羧基丁氰橡胶，搅拌混合均匀，后升温至12(TC搅拌并保温反应1.5小时，使之变成预聚体，然后降温到5(TC，分别在搅拌条件下加入AG环氧树脂、501稀释剂、丁氰、三氧化二铝、铝粉、气相二氧化硅，搅拌均匀后，用胶体磨或三辊研磨机或均质化机将其再次混匀即可形成A组分;A组分与B组分重量之比应为A:B=100:510，使用时按照上述比例搅拌均匀后即可直接使用。全文摘要本发明涉及一种用于深井、超深井钻采作业中钻杆、油管、套管等油井管的接头，提高管柱螺纹连接性能的深井管柱用高强密封螺纹脂及制备方法，其由A、B两种组分混合组成，A组分的各成分按重量百分比为E51环氧树脂10～15％、羧基丁氰橡胶1～8％、AG环氧树脂15～30％、501稀释剂2～10％、丁氰3～12％、三氧化二铝15～30％、铝粉5～16％、气相二氧化硅1～5％；B组分由缩胺-105环氧固化剂构成，以A组分重量为100％计，B组分的加入量是A组分重量的5～10％，该螺纹脂耐高温性能好，能有效地防止深井井下管柱连接处的松动，可保障高温下的密封性能，同时增加了油、套管柱的连接强度。文档编号C09K8/00GK101451060SQ200710178678公开日2009年6月10日申请日期2007年12月4日优先权日2007年12月4日发明者杜迅风,凯林,王建军,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