页岩油气开采用压裂液输送软管及其制造方法及共挤模具 |
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| 申请号 | CN201310489537.4 | 申请日 | 2013-10-18 | 公开(公告)号 | CN103612376B | 公开(公告)日 | 2015-04-15 |
| 申请人 | 五行材料科技(江苏)有限公司; | 发明人 | 沙月华; 王金马; 陈婷婷; 周杉鸿; 王东辉; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种 页岩 油气开采用压裂液输送软管及其制造方法及共挤模具。本发明的页岩油气开采用压裂液输送软管的制造方法，包括：（1）挤出制造带有胶粘剂层的 覆盖 层 ；（2）挤出制造带有胶粘剂层的 内衬 层；（3）将挤出制造的覆盖层和内衬层进行物理渗透后备用；（4）制作增强层；（5）覆盖层和增强层之间通过加温加压进行物理和化学粘接；（6）翻带；（7）内衬层和增强层之间通过加温加压进行物里和化学粘接。本发明的覆盖层和内衬层可使用不同类型的材料，不同的覆盖层和内衬层材料的组合可适合更多的需求,还可降低产品成本。软管整体性强，耐曲挠性好，寿命长；而且软管承压高，输送流量大，连接方便，耐候性耐化学性好，能适应不同地形 地貌 。在非使用状态时呈扁平状，易收卷，贮藏运输体积小。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种页岩油气开采用压裂液输送软管的制造方法，其特征是：该方法包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 页岩油气开采用压裂液输送软管及其制造方法及共挤模具[0001] 技术领域： [0003] 背景技术： [0004] 水力压裂技术，是目前惟一可以商业化开采页岩油气的方法，当高压液体注入钻井并使岩层裂开后，高压液体中的支撑剂可以保持住裂缝，使其成为油气导向钻井的高速渗透通道。开采页岩气所用水力压裂法中的压裂液主要由水、砂和化学添加剂（盐和一些乳化剂）组成，水和砂含量99%以上。开发页岩气用压裂液量极大，每口页岩气井需耗费四、五百万加仑（1加仑约合3.78升）的压裂液才能使页岩断裂。 [0005] 目前页岩油气开采中长距离（约10英里）输送常用金属管道，此种方法的缺点是铺设工作量大，在地形复杂的地段如斜坡，沟壑，水塘等铺设比较困难，更主要的是在管道连接处易产生裂缝导致水的渗漏造成土壤污染。 [0006] 发明内容： [0007] 本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种页岩油气开采用压裂液输送软管及其制造方法及共挤模具，本发明的软管整体性强，耐曲挠性好，寿命长。而且软管承压高，输送流量大，连接方便，耐候性耐化学性好，能适应不同地形地貌，在非使用状态时呈扁平状，易收卷，贮藏运输体积小。 [0008] 上述的目的通过以下的技术方案实现： [0009] 页岩油气开采用压裂液输送软管的制造方法，该方法包括如下步骤： [0010] （1）挤出制造带有胶粘剂层的覆盖层：覆盖层粒料和胶粘剂粒料经由两台挤出机挤出到一共挤模具中，共挤出来的复合层经过冷却，牵引压扁而成扁平管即为带有胶粘剂层的覆盖层，其中胶粘剂层厚度为0.10-0.35mm，覆盖层厚度为0.5-4.0mm； [0011] （2）挤出制造带有胶粘剂层的内衬层：内衬层粒料和胶粘剂粒料经由两台挤出机挤出到一共挤模具中，共挤出来的复合层经过冷却，牵引压扁而成扁平管即为带有胶粘剂层的内衬层，其中胶粘剂层厚度为0.10-0.35mm，内衬层厚度为0.5-4.0mm； [0013] （4）制作增强层：按产品设计规格编织管状增强层； [0014] （5）覆盖层和增强层之间粘接：将步骤（3）中进行表面处理后的带有胶粘剂层的覆盖层牵引进管状增强层，两端固定通入0.10Mpa-0.35Mpa蒸汽，4-10分钟后，排蒸汽通空气保压冷却至要求的温度； [0015] （6）翻带：使步骤（5）的产品内层变成外层； [0016] （7）内衬层和增强层之间粘接：将步骤（3）中进行表面处理后的带有胶粘剂层的内衬层牵引进步骤（6）得到的产物中，两端固定通入0.10Mpa-0.35Mpa蒸汽，4-10分钟后，排蒸汽通空气保压冷却至要求的温度。 [0017] 所述的页岩油气开采用压裂液输送软管的制造方法，步骤（1）中所述的覆盖层采用TPU粒料或者TPU与PVC合金，步骤（2）中所述的内衬层采用TPU粒料或者TPU/PVC合金或者PVC或者PVC/丁晴，所述的TPU与PVC合金中TPU:PVC=100：0-70；所述的PVC/丁晴中PVC:丁晴 =100：0-70；步骤（1）和步骤（2）中所述的覆盖层、内衬层粒料的挤出操作温度在150-210℃，胶粘剂粒料挤出操作温度在140-175℃。 [0018] 所述的页岩油气开采用压裂液输送软管的制造方法，步骤（1）和/或步骤（2）中所述的覆盖层粒料、内衬层粒料中还添加有色母材料，按照质量比，覆盖层料粒或内衬层料粒：色母=100：（0.5-1.5）的比例添加后均匀搅拌烘干。 [0019] 所述的页岩油气开采用压裂液输送软管的制造方法，步骤（4）中所述的增强层采用涤纶长丝或尼龙长丝或者芳纶或涤纶长丝与尼龙或芳纶混合编织而成。 [0020] 所述的页岩油气开采用压裂液输送软管的制造方法，还包括在翻带之后进行表面辊孔的步骤。 [0021] 用上述方法制造的页岩油气开采用压裂液输送软管，其特征是：该软管按由外到里包括：覆盖层、增强层、内衬层，所述的覆盖层和增强层之间、所述的增强层和内衬层之间分别通过胶黏剂层连接。 [0022] 所述的页岩油气开采用压裂液输送软管，所述的覆盖层厚度为0.5-4.0mm,所述的增强层厚度1.5-5.0mm，所述的内衬层厚度为0.5-4.0mm，所述的胶粘剂厚度为0.10-0.35mm。 [0023] 所述的页岩油气开采用压裂液输送软管，所述的增强层由经线和纬线编织成管状。 [0024] 所述的页岩油气开采用压裂液输送软管，所述的增强层沿轴向可均匀编制铜丝起抗静电作用。 [0025] 一种共挤模具，包括壳体，所述的壳体里面安装有芯轴，所述的芯轴下部设置有分流块，所述的分流块下部为锥台状，所述的芯轴与所述的分流块之间具有间隙，所述的分流块与所述的壳体固定连接，所述的壳体上具有与覆盖层或者内衬层粒料挤出机连接的进料口一，所述的进料口一穿过所述的壳体连通芯轴与分流块之间的间隙，所述的分流块外部设置有模套，所述的模套与所述的分流块之间具有间隙，所述的模套与所述的壳体固定连接，所述的模套上具有与胶黏剂挤出机连接的进料口二，所述的进料口二穿过所述的模套连通模套与分流块之间的间隙，所述的分流块与所述的壳体之间设置有压环。 [0026] 有益效果： [0027] 1.本发明的页岩油气开采用压裂液输送软管，该软管按由外到里包括：覆盖层、增强层、内衬层，所述的覆盖层和增强层之间、所述的增强层和内衬层之间分别通过胶粘剂层粘接，其中覆盖层和内衬层可以设计不同的材料，内衬层可以寻找耐化学介质和油类腐蚀的材质，覆盖层层可以寻找耐候和耐臭氧及耐磨和耐刺穿的材质，发挥各种材料的最大优点。作为本发明的一个实施例，覆盖层和内衬层都是采用TPU,通过胶粘剂与增强层产生物理和化学交联粘接在一起，软管剥离强度可以做到8KN/M，一体性强，长时间使用也可保持较强的粘合性能，大大提高产品的曲挠性和使用寿命。 本专利工艺操作性简单，效率高，产能大，投资小。 [0028] 2.本发明的方法生产的软管具有重量轻、柔软性好、耐磨、耐腐蚀、耐候性好而且软管可通过多种标准接扣连接，易卷绕、易组装和拆卸。本专利软管是翻带法生产工艺，产品长度大于200米，内径为200mm（8”）,250mm（10”）,300mm（12”）,400mm（16”）,600mm(24”)等不同规格。 [0029] 3.本发明胶粘剂层使覆盖层、内衬层与增强层牢固粘合，提高了剥离强度，增强了软管的一体性，提高了使用寿命。本发明的工艺是翻带法，生产流程是覆盖层胶粘剂层通过机械共挤复合在一起，浸固化剂溶液，牵引进增强层中，粘接，翻带，辊孔；内衬层胶粘剂层共挤复合，浸固化剂溶液，牵引进覆盖层/增强层中，加温加压粘接。该工艺的好处是覆盖层，内衬层可以按功能分别设计选用不同的材质，同时操作容易，效率高。 [0030] 4.本发明设计了专门的共挤模具，操作容易，效率高。 [0032] 图1是本发明的共挤模具的结构示意图。 [0033] 图中：1、壳体，2、芯轴，3、压环，4、分流块，5、模套，6、进料口一，7进料口二、。 [0034] 具体实施方式： [0035] 实施例1： [0036] 页岩油气开采用压裂液输送软管，该软管按由外到里包括：覆盖层、增强层、内衬层，所述的覆盖层和增强层之间、所述的增强层和内衬层之间分别通过胶粘剂层连接。 [0037] 所述的覆盖层厚度为0.5mm,所述的增强层厚度5.0mm，所述的内衬层厚度为4.0mm，所述的胶粘剂厚度为0.35mm。 [0038] 所述的增强层由经线和纬线编织成管状。 [0039] 实施例2： [0040] 本实施例与实施例1的不同之处在于，所述的覆盖层厚度为4.0mm,所述的增强层厚度1. mm，所述的内衬层厚度为4.0mm，所述的胶粘剂厚度为0.10mm。所述的经线和纬线采用尼龙。 [0041] 实施例3： [0042] 本实施例与实施例1的不同之处在于，所述的覆盖层厚度为2.5mm,所述的增强层厚度3.5mm，所述的内衬层厚度为2.5mm，所述的胶粘剂厚度为0.25mm。并且所述的增强层中沿轴向均匀分布2根铜丝。加入铜丝能够起到抗静电作用。 [0043] 实施例4： [0044] 本实施例与上述实施例的不同之处在于：所述的增强层中沿轴向均匀分布8根铜丝。也可以采用3根或者4根或者5根或者6根或者7根。 [0045] 实施例5： [0046] 页岩油气开采用压裂液输送软管的制造方法，该方法包括如下步骤： [0047] （1）挤出制造带有胶粘剂层的覆盖层：覆盖层粒料和胶粘剂粒料经由两台挤出机挤出到一共挤模具中，共挤出来的复合层经过冷却，牵引压扁而成扁平管即为带有胶粘剂层的覆盖层，其中胶粘剂层厚度为0.10-0.35mm，覆盖层厚度为0.5-4.0mm； [0048] （2）挤出制造带有胶粘剂层的内衬层：内衬层粒料和胶粘剂粒料经由两台挤出机共挤到一共挤模具中，共挤出来的复合层经过冷却，牵引压扁而成扁平管即为带有胶粘剂层的内衬层，其中胶黏剂层厚度为0.10-0.35mm，内衬层厚度为0.5-4.0mm； [0049] （3）分别将步骤（1）和步骤（2）中得到的半成品进行表面处理：将其浸入固化剂和乙酸乙酯按10-30：70-90的比例配成溶液中进行物理渗透后备用；本实施例中，胶粘剂粒料采用的是TPU热熔胶，本实施例中采用路博润（Lubrizol）公司UB410B，固化剂，材料名称为： MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）苯甲烷二异氰酸酯简称MDI，本实施例中采用巴斯夫M20S。固化剂(含活性一NCO），涤纶长丝也含有羟基，在某个温度和压力下通过物理渗透和化学反应，会牢固结合在一起。尼龙含有胺基 异氰酸酯作为活性点容易与羟基和胺基反应,生成氨酯和脲型结构它们通过物理渗透和化学反应，在某个温度和压力下也会牢固结合在一起。经过处理的芳纶可以含有胺基和异氰酸基也可以在某个温度和压力下与固化剂发生物理化学反应，牢固粘合。 [0050] （4）制作增强层：按产品设计规格编织管状增强层； [0051] （5）覆盖层和增强层之间连接：将步骤（3）中进行表面处理后的带有胶粘剂层的覆盖层牵进管状增强层，两端固定通入0.10Mpa-0.35Mpa蒸汽，4-10分钟后，排蒸汽通空气保压冷却至要求的温度； [0052] （6）翻带：使步骤（5）的产品内层变成外层； [0053] （7）将步骤（6）的产品进行辊孔。 [0054] （8）内衬层和增强层之间连接：将步骤（3）中进行表面处理后的带有胶粘剂层的内衬层牵进步骤（7）得到的产品中，两端固定通入0.10Mpa-0.35Mpa，4-10分钟后，排蒸汽通空气保压冷却至要求的温度即可。 [0055] 本实施例中，覆盖层、内衬层采用TPU（聚醚型TPU，本实施例中用的是路博润公司的R185A） [0056] 实施例6： [0057] 本实施例与实施例（5）的不同之处在于：覆盖层采用聚醚型TPU（本实施例中用的是路博润公司的R185A），内衬层采用内衬层PVC（本实施例中用的上海氯碱的医用级PVC）或者PVC丁晴（本实施例中用的是上海氯碱的医用级PVC，粉末PNBR为LG化学的LG830,质量比为PVC:粉末丁晴=100:0-70）。 [0058] 实施例7： [0059] 本实施例与实施例6的不同之处在于：步骤（4）中所述的增强层采用涤纶长丝或者尼龙或者芳纶编织而成。 [0060] 实施例8： [0061] 一种共挤模具，如图1所示，包括壳体1，所述的壳体里面安装有芯轴2，所述的芯轴下部设置有分流块4，所述的分流块下部为锥台状，所述的芯轴与所述的分流块之间具有间隙，所述的分流块与所述的壳体固定连接，所述的壳体上具有与覆盖层或者内衬层粒料挤出机连接的进料口一6，所述的进料口一穿过所述的壳体连通芯轴与分流块之间的间隙，所述的分流块外部设置有模套5，所述的模套与所述的分流块之间具有间隙，所述的模套与所述的壳体固定连接，所述的模套上具有与胶黏剂挤出机连接的进料口二7，所述的进料口二穿过所述的模套连通模套与分流块之间的间隙。工作时，芯轴转动，由于与TPU粒料挤出机连接的进料口一连通芯轴与分流块之间的间隙，的TPU沿着芯轴与分流块之间的间隙流出，而胶黏剂通过进料口二进入，沿着分流块与模套之间的间隙流出，由于分流块下端设置为锥台状，使得TPU挤出口与胶黏剂挤出口之间间隙非常小，在高温下最终出来的产品，胶黏剂附在TPU管的外层。 [0062] 实施例9： [0063] 实施例8所述的共挤模具，所述的分流块与所述的壳体之间设置有压环3。 |
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