专利名称：石油测井仪器专用复合绝缘体组合物及制备方法
技术领域：
本发明涉及耐高温、承压复合绝缘体。具体涉及石油测井仪器专用高温240°C以 上，且承压170Mpa的石油测井仪器专用复合绝缘体组合物及制备方法。
背景技术：
目前，在我国石油测井仪器所用的高温承压复合绝缘体，按使用环境条件，温度等 级分为180°C以下和200°C以上。耐温175°C，承压140MPa的高温承压绝缘体已经在西安永 兴科技发展有限公司研制成功，专利号为ZL200710018681. 4。然而，随着钻井勘探的深度不断增加，勘探开发的难度越来越大，对高性能测井装 备的需求日趋迫切。测井成套装备迅速向高可靠、集成化、阵列化、成像化和深探测方向发 展。特别是随着深井、超深井、大位移斜井、水平井的不断增加，对测井仪器装备耐高温承压 性能的要求越来越高。这一需求推动了测井装备制造和相关配套基础材料的发展。日前世 界上三大石油测井公司斯伦贝谢、哈里伯顿、阿特拉斯都开发出了 20(TC、170MPa的测井仪
ο研制开发一种耐温240°C、承压170MPa并且在油井下伴有油、气、水、腐蚀性气体 H2S, CO2环境下，绝缘值> 200M Ω，符合测井仪器要求的复合绝缘体(管材、棒材)意义重大。绝缘材料与其他材料的不同之处，除了有力学性能、热性能、化学性能、耐环境性 能要求之外，主要是具有一定的电性能。而温度对绝缘材料的电性能和机械性能极为敏感。 大多数情况下存在当温度升高时，绝缘材料的基本性能都恶化的缺陷(绝缘电阻、击导强 度、介质损耗、拉伸强度、弯曲强度都降低)。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐温240°C以上，承压170MPa、耐酸碱、成本低、绝缘性 能优异的石油测井仪器专用复合绝缘体组合物。本发明的另一目的是提供复合绝缘体组合物制备方法。为了克服现有技术的不足，本发明的技术方案是这样解决的一种石油测井仪器 专用复合绝缘体组合物的特殊之处在于按质量比，该组合物至少由20份S2玻璃维纤，20份 2400TEX玄武岩纤维，24份 30份树脂，30份 35份固化剂，0. 3份 0. 6份促进剂组成， 所述树脂为F51酚醛环氧树脂和双马树脂，所述固化剂为MNA-甲基纳迪克酸酐，所述促进 剂为2-乙基-4-甲基咪唑。所述绝缘体组合物按质量比，该组合物至少由20份S2玻璃维纤，20份2400TEX玄 武岩纤维，25份 29份树脂，30份 34份固化剂，0. 35份 0. 55份促进剂组成，所述树脂 为F51酚醛环氧树脂或双马树脂，所述固化剂为MNA-甲基纳迪克酸酐，所述促进剂为2-乙 基-4-甲基咪唑。所述绝缘体组合物按质量比，该组合物至少由20份S2玻璃维纤，20份2400TEX玄武岩纤维，26份 28份树脂，31份 33份固化剂，0. 4份 0. 5份促进剂组成，所述树脂 为F51酚醛环氧树脂或双马树脂，所述固化剂为MNA-甲基纳迪克酸酐，所述促进剂为2-乙 基-4-甲基咪唑。所述绝缘体组合物按质量比，该组合物至少由20份S2玻璃维纤，20份2400TEX玄 武岩纤维，27. 09份树脂，32. 5份固化剂，0. 41份促进剂组成，所述树脂为F51酚醛环氧树脂 或双马树脂，所述固化剂为MNA-甲基纳迪克酸酐，所述促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑。一种石油测井仪器专用复合绝缘体的制备方法，按下述步骤进行(1)卷制绝缘体坯料，按客户要求管材直径选取芯模，将芯模放入烘箱中预热至 600C，再在芯模上外涂硅脂脱模剂，然后放在数控缠绕机模具架上，给缠绕机纱架上安装10 团S2玻璃纤维和10团2400TEX玄武岩纤维，缠绕至所需绝缘体管材的外径尺寸，进行交 叉缠绕，往复缠绕角为25° 45°，在最外一层表面包裹一层热收缩带；(2)将卷制好的绝缘体坯料装入模腔的外模内，外成型模为配合对模，上下两模块 配合后用橡胶衬垫密封，并用活动夹具固定，将固定好的外模放入模子腔内，连接好管路， 并开启外模加热至115°C 120°C，温度到达后，再开启抽真空系统，抽掉模具内的空气，真 空度为0. 3-0. 5MPa，抽真空时间1. 5小时 2. 5小时；(3)胶料配制①、按制做产品的重量计算胶料含量，用100份F51酚醛环氧树脂，倒入反应釜内， 将反应釜加热至150°C，再倒入70份双马树脂搅拌2. 0小时 2. 5小时，自然冷却至40°C 后即为改性双马酚醛环氧树脂；②、按质量配比改性双马酚醛环氧树脂MNA甲基纳迪克酸酐2-乙基-4-甲 基咪唑=95份 110份110份 130份1份 2. 5份；③、配比添加次序为改性双马酚醛环氧树脂加入固化剂MNA酸酐，搅拌均勻后再 加入促进剂咪唑，再搅拌均勻，静置20分钟；(4)将配制好的胶料倒入胶料混合罐，先关闭胶料混合罐下的放胶阀门，开启真空 泵，抽掉胶料混合罐中的气隙，保证真空度为0. 5-0. SMPa之间；(5)将抽过真空的胶料放入压力釜中，关闭放胶阀门，开启压力釜电源，给施加正 压力5MPa，然后开进胶阀门，再开出胶阀门，待胶料填充整个膜腔时，回胶罐也有胶液向外 涌洒时，再依次关闭出胶阀门、进胶阀门和压力釜电源，这时真空浸胶完成；(6)通过加热电阻丝加热固化，固化温度分三段，第一段为80°C --110°C加热 0. 5-1. 5小时；第二段为IlO0C —130°C加热1. 5-2. 5小时；第三段为165°C —185°C加热 2. 5-3. 5小时，待芯模温度自然冷却至40°C ；(7)取出固化好的带芯模的绝缘体，脱去内、外芯模，这时高温承压的毛坯绝缘体 制作完成；(8) 二次加工，去掉外包收缩带，按所需长度定尺；(9)、性能检测检测指标将试样放入在240°C的温度和170MPa条件下，并维持该条件2小时，待 卸压并温度降至90°C时测定绝缘值彡200ΜΩ即判定为合格产品。本发明与现有技术相比，采用本发明制备方法生产的玻璃钢绝缘筒(管)有以下 特点
(1)、采用真空浸胶工艺，整个浸胶过程在真空下进行，从而保证产品密度大， (^ 2. lg/cm3)气密性高，电绝缘性能优异。(2)、石油测井用耐高温高压玻璃钢绝缘筒(管)各项性能指标等于或超过国内标 准。(3)、采用耐高温胶料生产(彡240°C )，在170Mpa条件下，测试各项性能指标，几 乎无衰减现象，完全满足使用要求。(4)、玻璃钢绝缘管在井下高温、酸性(H2S. SO2)介质中具有长期抗腐蚀能力。(6)、能够承受车、铣、钻、螺纹等机械加工，例M48螺纹承受力大于IOOk ；(7)、具有耐高温240°C以上，承压170Mpa以上，耐酸碱，成本低，工艺简单，绝缘性 能好的优点，广泛用于在高温、高压条件下作仪器仪表的绝缘体。
技术指标1、密度彡 2. lg/cm32、吸水率彡 0.01%3、拉伸强度彡500Mpa4、抗弯强度彡400Mpa5、抗剪强度彡32Mpa6、抗压强度彡200Mpa7、体积电阻系数常态T彡IX IO6MΩ · m180°C 士2θ IX IO4M Ω · m浸水后彡1 X IO4M Ω · m8、表面电阻系数常态T彡1Χ106ΜΩ180°C 士 2°C 彡 IX IO4M Ω9、马丁化耐热性彡240°C10、应力腐蚀> 1000h。
图1为本发明生产流程结构示意图；图2为图1的模具和坯料结构放大示意图。 附图标注说明
1-树脂混合罐；2-压力釜；3-封闭模的支架；4-模子；5-转胶线路及阀门；6-阀门 缓冲室；7-灌注头；8-转胶线路热外套；9-真空管路；10-压缩空气线路；11-热电阻丝； 12-注胶阀门及管件；14-溢胶阀门及管件。
具体实施例方式附图为本发明的生产流程实施例。下面结合附图和实施例对发明内容作进一步说明实施例1参照图1、图2所示，一种权利要求1所述石油测井仪器专用复合绝缘体的制备方 法，按下述步骤进行(1)卷制绝缘体坯料，按客户要求管材直径选取芯模，将芯模放入烘箱中预热至60 °C，再在芯模上外涂硅脂脱模剂，然后放在数控缠绕机模具架上，给缠绕机纱架上安装10 团S2玻璃纤维和10团2400TEX玄武岩纤维，缠绕至所需绝缘体管材的外径尺寸，进行交叉 缠绕，往复缠绕角为25° -45°，在最外一层表面包裹一层热收缩带；(2)将卷制好的绝缘体坯料装入模腔的外模内，外成型模为配合对模，上下两模块 配合后用橡胶衬垫密封，并用活动夹具固定，将固定好的外模放入模子4腔内，模子4腔内 壁上连接加热电阻丝11，模子4与封闭模的支架3连接，支架3 —端与灌注头7连接，转胶 线路管上分别连接有热外套8和进胶阀门12该管一端插入在压力釜2中，另一端与灌注头 7入口连接，灌注头7出口通过阀门与坯料相通，胶料混合罐1、压力釜2、阀门缓冲室6上均 连接有真空管路9，真空管路9与真空泵连接，压力釜2连接有压缩空气管路及压缩机10。(3)胶料配置 ①、按制做产品的重量计算胶料含量，用100份F51酚醛环氧树脂，倒入反应釜2， 将反应釜2加热至150°C，再倒入70份双马树脂搅拌2. 0小时 2. 5小时，自然冷却至40°C 后即为改性双马酚醛环氧树脂；②、按质量配比改性双马酚醛环氧树脂MNA甲基纳迪克酸酐2-乙基_4_甲 基咪唑=95份 110份110份 130份1份 2. 5份；③、配比添加次序为改性双马酚醛环氧树脂加入固化剂MNA酸酐，搅拌均勻后再 加入促进剂咪唑，再搅拌均勻，静置20分钟；(4)将配制好的胶料倒入胶料混合罐1，先关闭胶料混合罐1下的放胶阀门5，开启 真空泵9，抽掉胶料混合罐1中的气隙，保证真空度为0. 5-0. SMPa之间；(5)将抽过真空的胶料放入压力釜2中，关闭放胶阀门5，开启压力釜电源，给施加 正压力5MPa，然后开进胶阀门，再开出胶阀门，待胶料填充整个膜腔时，回胶罐也有胶液向 外涌洒时，再依次关闭出胶阀门、进胶阀门和压力釜电源，这时真空浸胶完成；(6)通过加热电阻丝11加热固化，固化温度分三段，第一段为80°C --110°C加热 0. 5-1. 5小时；第二段为IlO0C —130°C加热1. 5-2. 5小时；第三段为165°C —185°C加热 2. 5-3. 5小时，待芯模温度自然冷却至40°C ；(7)取出固化好的带芯模的绝缘体，脱去内、外芯模，这时高温承压的毛坯绝缘体 制作完成；(8) 二次加工，去掉外包收缩带，按所需长度定尺；(9)、性能检测检测指标将试样放入在240°C的温度和170MPa条件下，并维持该条件2小时，待 卸压并温度降至90°C时测定绝缘值彡200ΜΩ即判定为合格产品。实施例2石油测井仪器专用复合绝缘体组合物按质量比，该组合物至少由20份S2玻璃维 纤，20份2400TEX玄武岩纤维，24份 30份树脂，30份 35份固化剂，0. 3份 0. 6份促 进剂组成，所述树脂为F51酚醛环氧树脂和双马树脂，所述固化剂为MNA-甲基纳迪克酸酐， 所述促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑，复合绝缘体的制备方法同实施例1。实施例3石油测井仪器专用复合绝缘体组合物按质量比，该组合物至少由20份S2玻璃维 纤，20份2400TEX玄武岩纤维，25份 29份树脂，30份 34份固化剂，0. 35份 0. 55份促进剂组成，所述树脂为F51酚醛环氧树脂或双马树脂，所述固化剂为MNA-甲基纳迪克酸 酐，所述促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑，复合绝缘体的制备方法同实施例1。实施例4 石油测井仪器专用复合绝缘体组合物按质量比，该组合物至少由20份S2玻璃维 纤，20份2400TEX玄武岩纤维，26份 28份树脂，31份 33份固化剂，0. 4份 0. 5份促 进剂组成，所述树脂为F51酚醛环氧树脂或双马树脂，所述固化剂为MNA-甲基纳迪克酸酐， 所述促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑，组合物的制备方法同实施例1。实施例5石油测井仪器专用复合绝缘体组合物按质量比，该组合物至少由20份S2玻璃维 纤，20份2400TEX玄武岩纤维，27. 09份树脂，32. 5份固化剂，0. 41份促进剂组成，所述树脂 为F51酚醛环氧树脂或双马树脂，所述固化剂为MNA-甲基纳迪克酸酐，所述促进剂为2-乙 基-4-甲基咪唑，复合绝缘体的制备方法同实施例1。综上所述，本发明是采用真空浸胶工艺，整个浸胶过程在真空下进行，因此，绝缘 体坯料的孔隙被胶料填实，卷制好的绝缘体坯料与树脂胶料形成一个整体结构，再通过不 同阶段不同温度的固化，使绝缘体符合石油测井用耐高温高压玻璃钢绝缘筒(管)的要求， 其耐高温在240°C和170MPa条件下，绝缘体不变形，电阻绝缘值不下降，各项机械性能优于 现有技术，广泛用于在高温、高压条件下作仪器仪表的绝缘体。
权利要求
一种石油测井仪器专用复合绝缘体组合物，其特征在于按质量比，该组合物至少由20份S2玻璃维纤，20份2400TEX玄武岩纤维，24份～30份树脂，30份～35份固化剂，0.3份～0.6份促进剂组成，所述树脂为F51酚醛环氧树脂和双马树脂，所述固化剂为MNA 甲基纳迪克酸酐，所述促进剂为2 乙基 4 甲基咪唑。
2.根据权利要求1所述石油测井仪器专用复合绝缘体组合物，其特征在于所述绝缘体 组合物按质量比，该组合物至少由20份S2玻璃维纤，20份2400TEX玄武岩纤维，25份 29 份树脂，30份 34份固化剂，0. 35份 0. 55份促进剂组成，所述树脂为F51酚醛环氧树脂 或双马树脂，所述固化剂为MNA-甲基纳迪克酸酐，所述促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑。
3.根据权利要求1或2所述石油测井仪器专用复合绝缘体组合物，其特征在于所述 绝缘体组合物按质量比，该组合物至少由20份S2玻璃维纤，20份2400TEX玄武岩纤维，26 份 28份树脂，31份 33份固化剂，0. 4份 0. 5份促进剂组成，所述树脂为F51酚醛环 氧树脂或双马树脂，所述固化剂为MNA-甲基纳迪克酸酐，所述促进剂为2-乙基-4-甲基咪 唑。
4.根据权利要求3所述石油测井仪器专用复合绝缘体组合物，其特征在于所述绝缘体 组合物按质量比，该组合物至少由20份S2玻璃维纤，20份2400TEX玄武岩纤维，27. 09份 树脂，32. 5份固化剂，0. 41份促进剂组成，所述树脂为F51酚醛环氧树脂或双马树脂，所述 固化剂为MNA-甲基纳迪克酸酐，所述促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑。
5.一种权利要求1所述石油测井仪器专用复合绝缘体的制备方法，按下述步骤进行(1)卷制绝缘体坯料，按客户要求管材直径选取芯模，将芯模放入烘箱中预热至60°C， 再在芯模上外涂硅脂脱模剂，然后放在数控缠绕机模具架上，给缠绕机纱架上安装10团S2 玻璃纤维和10团2400TEX玄武岩纤维，缠绕至所需绝缘体管材的外径尺寸，进行交叉缠绕， 往复缠绕角为25° 45°，在最外一层表面包裹一层热收缩带；(2)将卷制好的绝缘体坯料装入模腔的外模内，外成型模为配合对模，上下两模块配合 后用橡胶衬垫密封，并用活动夹具固定，将固定好的外模放入模子(4)腔内，连接好管路， 并开启外模加热至115°C 120°C，温度到达后，再开启抽真空(9)系统，抽掉模具内的空 气，真空度为0. 3-0. 5MPa，抽真空时间1. 5小时 2. 5小时；(3)胶料配置①、按制做产品的重量计算胶料含量，将100份F51酚醛环氧树脂，倒入反应釜2内，将 反应釜2加热至150°C，再倒入70份双马树脂搅拌2. 0小时 2. 5小时，自然冷却至40°C 后即为改性双马酚醛环氧树脂；②、按质量配比改性双马酚醛环氧树脂MNA甲基纳迪克酸酐2-乙基-4-甲基咪 唑=95份 110份110份 130份1份 2. 5份；③、配比添加次序为改性双马酚醛环氧树脂加入固化剂MNA酸酐，搅拌均勻后再加入 促进剂咪唑，再搅拌均勻，静置20分钟；(4)将配制好的胶料倒入胶料混合罐1，先关闭胶料混合罐1下的放胶阀门5，开启真空 泵9，抽掉胶料混合罐1中的气隙，保证真空度为0. 5-0. SMPa之间；(5)将抽过真空的胶料放入压力釜2中，关闭放胶阀门5，开启压力釜电源，给施加正压 力5MPa，然后开进胶阀门，再开出胶阀门，待胶料填充整个膜腔时，回胶罐也有胶液向外涌 洒时，再依次关闭出胶阀门、进胶阀门和压力釜电源，这时真空浸胶完成；(6)通过加热电阻丝11加热固化，固化温度分三段，第一段为80°C-110°C加热 0. 5-1. 5小时；第二段为IlO0C —130°C加热1. 5-2. 5小时；第三段为165°C —185°C加热 2. 5-3. 5小时，待芯模温度自然冷却至400C ；(7)取出固化好的带芯模的绝缘体，脱去内、外芯模，这时高温承压的毛坯绝缘体制作 完成；(8)二次加工，去掉外包收缩带，按所需长度定尺；(9)、性能检测检测指标将试样放入在240°C的温度和170MPa条件下，并维持该条件2小时，待卸压 并温度降至90°C时测定绝缘值彡200ΜΩ即判定为合格产品。
全文摘要
本发明涉及石油测井仪器专用复合绝缘体组合物及制备方法。该组合物由玻璃维纤，玄武岩纤维，树脂，固化剂，促进剂组成，制备方法包括卷制绝缘体坯料，将卷制好的绝缘体坯料装入模腔的外模内，胶料配置，将配制好的胶料倒入胶料混合罐，将抽过真空的胶料放入压力釜中完成真空浸胶，再通过加热固化，二次加工，性能检测即成产品。采用真空浸胶工艺，整个浸胶过程在真空下进行，产品密度大，气密性高，电绝缘性能优异，无衰减现象，玻璃钢绝缘管在井下高温、酸性(H2S.SO2)介质中具有长期抗腐蚀能力，具有耐高温240℃、承压170Mpa以上，耐酸碱，成本低，工艺简单，绝缘性能好的优点，广泛用于高温、高压下作仪器仪表的绝缘体。
文档编号H01B19/00GK101935186SQ201010217120
公开日2011年1月5日 申请日期2010年7月2日 优先权日2010年7月2日
发明者吴亚民 申请人:西安永兴科技发展有限公司