本发明涉及一种油田电潜泵钢制采油井管专用耐高温抗起泡粉末防腐涂料、制备方法及应用。
背景技术：
随着国内各个油田对经济效益和原油成本的控制更加精细，采油设备的使用周期也作为原油成本控制的一大因素。电潜泵井使用的采油井管作为一个耗材，使用周期也受到关注。
电潜泵井排量大、温度高、工作环境恶劣，尤其使用的采油井管在高温、腐蚀，高压液流、压力快速变化的工况中使用时，以往使用的采油井管壁上的防腐涂层很容易被腐蚀，气泡脱落，失去保护作用，失去保护涂层的钢管很快会被腐蚀。采油井管被腐蚀损坏后经常需要停井作业，不仅增加了采油的原油成本，而且影响了采油进度，为油田建设中的一大难题。
技术实现要素：
基于上述问题，本发明提供一种油田电潜泵采油井管专用防腐粉末涂料和制备方法，该粉末涂料耐高温抗起泡，防腐性能好，尤其适用于环境介质复杂的电潜泵采油井管的保护涂层应用。
本发明另一方面提供上述涂料在采油井管中的应用。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种电潜泵采油井管用涂料，以重量份数计，包括以下原料：
酚醛环氧树脂35～60份，脂环族环氧树脂20～35份，固化剂20～35份，长石粉15～20份，硫酸钡5～20份，云母粉10～30份，耐高温耐腐蚀材料25～65份，丙烯酸酯类共聚物流平剂0.8～3份，固化促进剂0.5～3份，消泡剂0.5～2份，润湿剂1～3份。
进一步地，以重量份数计，包括以下原料：
酚醛环氧树脂40～55份，脂环族环氧树脂25～30份，固化剂25～28份，长石粉15～20份，硫酸钡10～20份，云母粉15～25份，耐高温耐腐蚀材料30～50份，丙烯酸酯类共聚物流平剂1.5～2.5份，固化促进剂1～2份，消泡剂1～1.5份，润湿剂1～2份。
进一步地，以重量份数计，还包括颜料0.8～3.5份；
优选地，颜料为1.7～2份。
进一步地，酚醛环氧树脂的环氧当量为500～950g/eq，软化点为95～125℃。
进一步地，脂环族环氧树脂的环氧当量为80～110g/eq，熔点为170～195℃。
进一步地，固化促进剂为咪唑类衍生物或咪唑啉。
进一步地，耐高温耐腐蚀材料为氧化钡锆、硅酸锆、二氧化锆、氮化钛、碳化钛中的任一种。
本发明提供的制备上述涂料的方法，包括以下步骤：
混料：将上述原料放入高速破碎混料机中，搅拌10～20min；
压片：放入熔融挤出机压片，压片厚度为1.5～2.5mm；
制粉：将制成的压片风冷后粉碎，磨粉过120目筛得到成品粉末涂料。
本发明提供的一种电潜泵采油井管用涂料的应用，包括以下步骤，
对采油井管内表面进行预处理；
将采油井管预热至170℃～190℃；
将权利要求1-6任一项所述涂料喷涂在采油井管的内表面；
烘箱加热至195℃～220℃保温烘干10～20分钟，取出冷却。
进一步地，预处理包括：
将采油井管的内表面除油，喷砂处理，除锈；
除锈等级达到sa2.5级，锚纹深度达到60um～120um；
涂料喷涂在采油井管的内表面的喷涂厚度≥200um。
根据实际需要，涂层厚度通常为350～500um，也可以为200～350um。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
1)原料中的酚醛环氧树脂与脂环族环氧树脂配伍为主要成膜物质，具有良好的耐热性和结构稳定性。选用的耐高温耐腐蚀材料作为填料进一步提高了涂层耐热、抗起泡性能，同时提高涂层表面硬度。
2)防腐粉末涂料喷涂在采油井管内壁上固化后，涂层表面平滑，具有很好的疏水性能。喷涂涂层的采油井管在使用过程中相比较未喷涂涂层的采油井管能够很好地减缓垢蜡沉积性能，适合电潜泵采油井管内壁防腐需求。
3)延长了采油井管的使用寿命，降低了采油成本。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例对本发明作进一步地详细描述。
一种电潜泵采油井管用涂料，以重量份数计，由以下原料制成：
酚醛环氧树脂35～60份，脂环族环氧树脂20～35份，固化剂20～35份，长石粉15～20份，硫酸钡5～20份，云母粉10～30份，耐高温耐腐蚀材料25～65份，丙烯酸酯流平剂0.8～3份，固化促进剂0.5～3份，消泡剂0.5～2份，润湿剂1～3份，颜料0.8～3.5份。
优选地，原料的重量份数可以为酚醛环氧树脂40～55份，更优选为40、42、45、47、50份。脂环族环氧树脂25～30份，更优选为25、28、30份。固化剂25～28份，更优选为25、26、27、28份。长石粉15～20份，更优选为15、16、17、18、19、20份。硫酸钡10～20份，更优选为12、14、16、18、20份。云母粉15～25份，更优选为15、16、17、18、19、20份。耐高温耐腐蚀材料30～50份，更优选为35、40、45、50份。丙烯酸酯类共聚物流平剂1.5～2.5份，更优选为1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5份。固化促进剂1～2份，更优选为1.2、1.4、1.6、1.8、2.0份。消泡剂1～1.5份，润湿剂1～2份，颜料1.7～2份。
本方案中使用的酚醛环氧树脂的环氧当量为500～950g/eq，软化点为95～125℃。在该范围内选取的酚醛环氧树脂均可，比如环氧当量为500g/eq、600g/eq、700g/eq、800g/eq、900g/eq、950g/eq，比如软化点可以具体为95℃，100℃，105℃，110℃，115℃，120℃，125℃。还可以选用环氧当量为700～800g/eq，软化点为100～110℃的酚醛环氧树脂。脂环族环氧树脂的环氧当量为80～110g/eq，熔点为170～195℃，还可以选用环氧当量为90～100g/eq，熔点为180～185℃的脂环族环氧树脂。在以上范围内选取的脂环族环氧树脂均可，比如环氧当量为为80g/eq、90g/eq、100g/eq、110g/eq，熔点为170℃，175℃，180℃，185℃。
本方案中选用的固化促进剂为咪唑啉或咪唑类衍生物，咪唑类衍生物可以选用2-异丙基咪唑，2-异丙基咪唑不仅能够参与有机合成，同时具有一定的防腐性，提高涂料的防腐性。长石粉硬度大，尤其对酸有较强的稳定性。云母粉能够提高涂料的抗磨性、热辐射和耐热性。硫酸钡热稳定性和耐候性好，是很好的平光剂，同时能增强涂层的流平性，填充量高，能够降低涂料成本。本方案中优选硫酸钡的粒径为1-30微米。硫酸钡添加于粉末涂料中，可改善粉末涂料的光泽性，流动性，填充性及与各种颜料的兼容性，尤其对于颜料具有良好的分散性，降低颜料颗粒的团聚。本方案中，硫酸钡和颜料的重量份数比为(5：1)-(12.5:1)，更优选为5:1、6:1、6.25:1、8:1、10:1、12.5:1。
本方案中选用的耐高温耐腐蚀材料可以选用氧化钡锆、硅酸锆、二氧化锆、氮化钛、碳化钛中的任一种。这些耐高温耐腐蚀材料均为纳米材料。其中的氧化钡锆和硅酸锆均化学性能稳定，而且耐热性好，但是都对环境有一定的危害性；纳米二氧化锆自身具有的化学惰性，同时还具有优异的耐腐蚀性和力学性能，硬度强度高，耐磨性好。涂层固化后，纳米二氧化锆微粒均匀填充在涂层中，能够有效提高涂层硬度以及耐高温、耐腐蚀和耐磨性；氮化钛热稳定性高，硬度大；碳化钛和氮化碳性能相似，均具有优异的硬度，碳化钛同时还具有优异的耐磨性和韧性。当二氧化锆和氮化钛或碳化钛混合使用时，涂层固化后具有最佳的耐高温和耐腐蚀性能，其中二氧化锆和氮化钛或碳化钛的重量份数比为(2～3):(1～1.5)，优选为3:1。
本发明提供的电潜泵采油井管用涂料，酚醛环氧树脂固化后交联密度高，产品的耐热性、耐溶剂性、耐化学药品性及尺寸稳定性较高。脂环族环氧树脂的环氧基直接连接在脂环上，能形成紧密的刚性分子结构，固化后交联密度增大，同时分子结构中不含苯环因此其热稳定性好，耐侯性好。酚醛环氧树脂和脂环族环氧树脂配合能够形成稳定的膜层。同时，丙烯酸酯流平剂，作为流动促进剂，使涂膜的表面张力趋于平衡。固化剂可以选用酚胺盐类固化剂。颜料可以选用钒酸铋钼酸铋黄(4bivo4·3bi2moo4)或酞箐类颜料，比如酞箐蓝、酞箐绿等。本发明中所使用的其它试剂，如无特殊规定，均为本领域内常用试剂。
下面通过具体实施例介绍本方案。
实施例1：
酚醛环氧树脂40份(amanda1168)，脂环族环氧树脂20份，固化剂20份，长石粉15份，硫酸钡10份，云母粉15份，二氧化锆30份，丙烯酸酯流平剂1.5份(byk-364p)，咪唑啉1份，消泡剂1份，润湿剂2份，酞箐绿0.8份。
将上述重量份数的原料放入高速破碎混料机中，搅拌10min，混合好后放入熔融挤出机压片，厚度1.5mm，经风冷后粉碎磨粉过120目筛得到成品粉末涂料。
将上述制得的涂料喷涂在电潜泵采油井管的内壁上，具体方法为：
首先将采油井管内表面除油、喷砂处理。除锈处理等级达到sa2.5级，锚纹深度60um～90um。之后将采油井管预热至170℃，向预热后的采用井管内壁上喷涂涂料，喷涂厚度控制在300um～350um。喷涂完成后放入烘箱加热至195℃，保温10分钟使之完全固化，取出样件冷却即可。
实施例2
酚醛环氧树脂50份(ctabaradur7255)，脂环族环氧树脂25份，固化剂25份，长石粉20份，硫酸钡5份，云母粉10份，氮化钛30份，丙烯酸酯流平剂1.5份(byk-364p)，咪唑啉1.5份，消泡剂1份，润湿剂2份，钒酸铋钼酸铋黄0.8份。
制备方法：
将上述重量份数的原料放入高速破碎混料机中，搅拌15min，混合好后放入熔融挤出机压片，厚度2mm，经风冷后粉碎磨粉过120目筛得到成品粉末涂料。
将上述制得的涂料喷涂在电潜泵采油井管的内壁上，具体方法为：
首先将采油井管内表面除油、喷砂处理。除锈处理等级达到sa2.5级，锚纹深度80um～100um。之后将采油井管预热至180℃，向预热后的采用井管内壁上喷涂涂料，喷涂厚度控制在300um～350um。喷涂完成后放入烘箱加热至200℃，保温15分钟使之完全固化，取出样件冷却即可。
实施例3
酚醛环氧树脂55份(aralditegt7255)，脂环族环氧树脂30份，固化剂28份，长石粉15份，硫酸钡10份，云母粉25份，碳化钛65份，丙烯酸酯流平剂2.5份(byk-366p)，2-异丙基咪唑3份，消泡剂2份，润湿剂2份，酞箐蓝2份。
制备方法：
将上述重量份数的原料放入高速破碎混料机中，搅拌20min，混合好后放入熔融挤出机压片，厚度2mm，经风冷后粉碎磨粉过120目筛得到成品粉末涂料。
将上述制得的涂料喷涂在电潜泵采油井管的内壁上，具体方法为：
首先将采油井管内表面除油、喷砂处理。除锈处理等级达到sa2.5级，锚纹深度90um～120um。之后将采油井管预热至190℃，向预热后的采用井管内壁上喷涂涂料，喷涂厚度控制在350um～400um。喷涂完成后放入烘箱加热至200℃，保温20分钟使之完全固化，取出样件冷却即可。
将实施例1-3提供的涂料分别喷涂在三个采油井管上。冷却成型后，依据sy/t6717-2016标准进行取样检验，测试结果见表1。
表1
由表1的测试结果可以看出，本发明提供的涂料，根据方案中提供的方法喷涂在采油井管内壁上，根据sy/t6717-2016标准进行取样检验，附着力、耐冲击性和耐磨性以及铅笔硬度均高于指标指数。而且，在实验过程中，涂层的附着情况良好，在高温和腐蚀介质中，未发生涂层气泡、涂层失光变色现象，也未产生涂层起泡脱落现象。
从测试结果还可看出，实施例2的耐冲击性相对最佳，而实施例3的耐磨性和铅笔硬度相对最佳，由于实施例3中碳化钛的加入量远大于实施例1和实施例2，提高了实施例3的涂层硬度和耐磨性。
本方案提供的涂料根据提供的方法喷涂在采油井管内壁上，能够解决目前采油井管内壁涂层容易脱落的问题，有效保护采油井管不被腐蚀，提高采用井管的使用寿命。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。