一种高气密封性螺纹密封脂
阅读：828发布：2021-05-17
专利汇可以提供一种高气密封性螺纹密封脂专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种高气 密封性 螺纹 密封脂；A组分各成分按重量百分比为：甲醇50～74％、 水 1～28％、 乙二胺四乙酸 四钠盐1～28％；B组分各成分按照重量百分比为：四乙二醇二甲基 丙烯酸 酯65～95％、对苯醌5～35％；C组分各成分按照重量百分比为：四乙二醇二甲基丙烯酸甲酯5～26％、四乙二醇双异辛酸酯5～19％、正辛醇4～18％、双酚A富 马 酸 树脂 8～22％、 云 母2～18％、 石墨 粉3～25％、柔性石墨0.5～4％、过 氧 化氢异丙苯0.5～3％、气相 二氧化 硅 1～16％，重量比A∶B∶C＝4～10∶1∶310～400；提高了油管、 套管 和管线 管接头 的密封性；可替代特殊螺纹接头油套管；适用于气井、深井和中深井。，下面是一种高气密封性螺纹密封脂专利的具体信息内容。
一种高气密封性螺纹密封脂
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于油管、套管和管线管用螺纹密封脂的配方，本发明涉及一种环保型螺纹密封脂的配方，本发明涉及一种具有高气密封性螺纹密封脂的配方。使用本发明可以有效提高油管、套管和管线管接头的密封性；用本发明配合API油套管可以在一定程度上替代价格昂贵的特殊螺纹接头油套管；本发明尤其适用于气井、深井和中深井。
背景技术
[0002] 在石油钻井、勘探开发过程中套管柱、油管柱、钻柱都是通过螺纹接头把各个单根管子连成长管柱，在螺纹连接过程中，为防止螺纹粘扣和保证连接及使用过程中的密封完整性，按照规范，必须在螺纹上扣前，在螺纹的表面均匀的涂敷适量的螺纹密封脂，螺纹密封脂的主要作用：第一，在管材安装时，起润滑作用，从而有利于接口上紧；第二，填充螺纹的缝隙，起到辅助密封作用。
[0003] 石油管螺纹的密封性主要依靠螺纹的加工参数，由于受到加工能力、生产过程控制、成本等因素的制约，螺纹加工参数的公差不可能消除，只能控制在一定的范围内。所以在螺纹接头的形式和加工参数确定以后，螺纹接头的密封性能与所使用的螺纹脂有着密切关系。
[0004] 目前在石油管材中普遍使用的螺纹密封脂大多是API螺纹脂。API螺纹脂是由具有润滑性的油基脂和固体填料组成，固体填料通常包括：锌粉、铅粉、铜粉等。API螺纹脂在螺纹上卸扣时能够起到良好的润滑性能，上完扣之后，API螺纹脂能够对偏梯形螺纹或API8牙圆螺纹的密封间隙起到填充作用以保证密封性。API螺纹脂能防止泄露，但它并不是防止泄露的理想材料。因为API螺纹脂在高温和压力的共同作用下，油基脂和固体填料会被挤出螺纹。即使在室温条件下的较长时间里，API螺纹脂也会产生“风干”现象。此时，螺纹脂的体积会收缩产生缝隙，从而引起泄露。为了克服API螺纹脂的不足，有必要开发一种能够代替它并与环境友好相处，有良好密封性能的新型螺纹脂。
[0005] API螺纹脂中含有的重金属等填料大多不具备生物降解性，而且大多数具有毒性。如果长期使用传统的API螺纹脂，不仅对环境和作业工人的身体有危害，而且滴漏在地上和土壤中也会难以清理。比如API螺纹脂通常都会含有50％以上的重金属。包括它所使用的油基脂通常都是有毒并需要专门处理的。工业界很早就意识到环境保护的重要性。在这样的背景下，一些新型螺纹脂不断问世，有些号称是绿色油脂，其中不含有重金属铅和锌。
这些改进对于减少有毒物质是有益的，尽管基础脂中的填料没有了重金属，但取而代之的大多是不具备生物降解性的PTFE(聚四氟乙烯)。而这种螺纹脂也被实践证明其密封性和润滑性不如API螺纹脂。
这些改进对于减少有毒物质是有益的，尽管基础脂中的填料没有了重金属，但取而代之的大多是不具备生物降解性的PTFE(聚四氟乙烯)。而这种螺纹脂也被实践证明其密封性和润滑性不如API螺纹脂。
[0006] 另外，随着石油天然气勘探开发的不断深入，油田已钻成大量的深井、超深井、高压油气井、稠油热采井、大斜度丛式井及水平井，这些井对油套管螺纹连接强度、密封性、抗腐蚀性等提出了更高的要求。大量的试验和油田使用结果已经证实，原来大量使用的API圆螺纹与偏梯形油套管涂用的传统的油基脂螺纹脂已经不能满足特殊井况的要求。为解决这一问题国外的一些先进的套管生产厂纷纷成功的开发了一些特殊螺纹接头，特殊螺纹接头不但可以增加连接强度还具有优良的密封性能。但是特殊螺纹接头存在加工复杂、价格昂贵、螺纹不具备互换性、检验没有统一的标准，下井操作要求高等缺点。
[0007] 鉴于以上情况，迫切需要一种环保、无毒害、无污染又能够满足较苛刻工况使用的新型螺纹脂。
发明内容
[0008] 本发明的目的是提供一种高气密封性特殊螺纹密封脂的配方，这种新型的螺纹密封脂不含有任何金属、油基脂和聚四氟乙烯等非生物降解成分，不仅适用于一般的浅井和低压井，而且也适合于气井、深井、中深井，具有非常强的密封性能。
[0009] 本发明的特殊螺纹密封脂主要由：A为稳定剂、B为阻聚剂、C为主料混合加工而成。A组分内各成分按重量百分比为：甲醇50％～74％、水1％～28％、乙二胺四乙酸四钠盐1％～28％；B组分内各成分按照重量百分比为：四乙二醇二甲基丙烯酸酯65％～95％、对苯醌5～35％；C组分的各成分按照重量百分比为：四乙二醇二甲基丙烯酸甲酯5％～26％、四乙二醇双异辛酸酯5％～19％、正辛醇4％～18％、双酚A富马酸树脂8％～22％、云母2％～18％、石墨粉3％～25％、柔性石墨0.5％～4％、过氧化氢异丙苯0.5％～3％、气相二氧化硅1％～16％。A∶B∶C＝4～10∶1∶310～400。按照以上配方的比例混合搅拌即可加工制备出具有高气密封性的特殊螺纹密封脂。
[0010] 本发明的稳定剂A在制备时需要提前单独配置好，按照配方和工艺要求加入；阻聚剂B也需要提前单独配置好，按照配方和工艺要求加入；C为主料，在制备前，按照比例先分别准备好，然后按照工艺要求分批分次加入。稳定剂A，阻聚剂B以及其他原料的总量应按照：A∶B∶C＝4～10∶1∶310～400配比。
[0011] 本发明是以丙烯酸类单体为基体，通过加入云母、石墨粉增强了其润滑性能；通过配置A组分和B组分的加入，延长了它的贮存期；通过加入柔性石墨，使这种特殊螺纹密封脂固化后具有一定的回弹性，弥补了高分子材料聚合之后产生的体积收缩的缺点，使其可以适应在螺纹连接部位弯曲或者应力变化引起的扭曲的等情况。
[0012] 本发明提供的螺纹密封脂与传统的API螺纹脂完全不同，在上扣前，这种特殊螺纹密封脂仍然保持着粘稠状，在使用上与普通的API螺纹脂一样。当它被涂抹在螺纹表面之后，经过上扣，这种特殊的螺纹密封脂会填充在螺纹连接的间隙通道中，此时，这种特殊的螺纹密封脂经过上扣之后就会发生反应形成具有回弹性及密封性的拥有网状交联结构的聚合物，并形成一层致密的密封圈，不仅在普通的井况条件下能够满足密封和润滑性能，而且在高压气井和较高温度条件下仍然保持良好的密封性能；同时又因为这层密封圈具有回弹性，所以密封圈能够适应由螺纹连接部位的弯曲和应力变化所引起的扭曲等情况；而普通的API螺纹脂经过上扣之后仍然维持其粘稠膏状的状态，在一般的井况条件下还可以起到密封作用，当在气井、深井和较高温度的井况条件下时，其密封性就大打折扣，容易引起泄露。
[0013] 本发明不含有任何金属填料，不含有油脂或者聚四氟乙烯等非生物降解材料，是一款真正意义上的环保型螺纹密封脂；涂抹在螺纹连接处可以防止螺纹端松动；接头上紧之后固化成一种固态交联聚合物，从而堵塞螺纹泄露通道及螺纹配合间隙，防止高压流体和气体的侵入；即使长时间暴露在极端温度条件下，也不会被“焙干”，不受高压影响，不受CO2、H2S等化学浸蚀。
[0014] 本发明具有良好的密封性能，在气井、中深井、深井、在连接强度能够满足的情况下，选用API圆螺纹或者偏梯形螺纹接头油套管加本发明也可以满足要求，这样在一定程度上代替成本昂贵的特殊螺纹接头油套管，大大的降低了成本。
[0015] 比如，用API标准螺纹脂+139.7×9.17mm N80 BC套管的安全使用范围为等效应力不大于70％材料名义屈服强度，且压力不大于5MPa；用本发明+139.7×9.17mmN80LC套管的安全使用范围为等效应力不大于76.97％材料名义屈服强度，且压力不大于54MPa；本发明+139.7×9.17mmN80 BC套管的安全使用范围为等效应力不大于76.97％材料名义屈服强度，且压力不大于49MPa；139.7×9.17mm N80特殊螺纹套管的安全使用范围为等效应力不大于85.86％材料名义屈服强度，且压力不大于62MPa。从以上数据可以看出，在一定工况下，本发明+API油套管可以替代特殊螺纹接头油套管。
具体实施方式
[0016] 实施例1
[0017] 首先按照A∶B∶C＝4～10∶1∶310～400的比例准备好各种原料，接着配置A、B两种组分。A组分内各成分按重量百分比为：甲醇74％、去离子水19％、乙二胺四乙酸四钠盐7％；B组分内各成分按照重量百分比为：四乙二醇二甲基丙烯酸酯94％、对苯醌6％；C组分的各成分按照重量百分比为：四乙二醇二甲基丙烯酸甲酯13％、四乙二醇双异辛酸酯16％、正辛醇14％、双酚A富马酸树脂18％、云母12％、石墨17％、柔性石墨3％、过氧化氢异丙苯1％、气相二氧化硅6％。A∶B∶C＝7∶1∶360。准备好各原料之后经过混和即可制备出具有高气密封性的特殊螺纹密封脂。
[0018] 依照上述配方制备得到的特殊螺纹密封脂在160多口气井上使用，配合API螺纹接头套管使用，代替了原本准备使用的特殊螺纹接头套管，不仅达到了密封要求，而且大大的降低了钻采成本。
[0019] 实施例2
[0020] 首先按照A∶B∶C＝4～10∶1∶310～400的比例准备好各种原料，接着A组分的各成分按重量百分比为：甲醇69％、去离子水22％、乙二胺四乙酸四钠盐9％；B组分的各成分按照重量百分比为：四乙二醇二甲基丙烯酸酯90％、对苯醌10％；C组分的各成分按照重量百分比为：四乙二醇二甲基丙烯酸甲酯13％、四乙二醇双异辛酸酯16％、正辛醇14％、双酚A富马酸树脂18％、云母12％、石墨17％、柔性石墨3％、过氧化氢异丙苯1％、气相二氧化硅6％。A∶B∶C＝7∶1∶360。准备好各种原料之后，经过混合即可制备出具有高气密封性的螺纹密封脂。
[0021] 依照上述配方制备得到的特殊螺纹密封脂在20多口中深气井上使用，配合API螺纹接头套管使用，代替了原本准备使用的特殊螺纹接头套管，达到了密封性要求，没有发生泄露。
[0022] 实施例3
[0023] 首先按照A∶B∶C＝4～10∶1∶310～400的比例准备好各种原料，接着A组分的各成分按重量百分比为：甲醇69％、去离子水22％、乙二胺四乙酸四钠盐9％；B组分
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