一种耐腐蚀压裂软管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐腐蚀压裂软管及其制备方法，属于石油压井软管的技术领域，沿管径方向，从内向外依次包括内衬层、内胶层、中胶层和外胶层，所述内衬层的材质为超高分子量聚乙烯复合材料，所述内胶层设置为至少一层；所述中胶层设置为多层，其中第一层和最后一层中胶层外均设置有帘子线层；从第二层中胶层到最后一层中胶层，相邻的两层中胶层之间均设置有钢丝缠绕层。本发明专利技术通过对内衬层和警示层的配方设计，不需要使用额外的粘结剂，另外为了使得各胶层之间粘结的更加紧密，本发明专利技术还重点对制备工艺进行了改进，使得各胶层之间的粘合度更高，简化了生产工艺，提高了加工效率。提高了加工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种耐腐蚀压裂软管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及石油压井软管
，具体涉及一种耐腐蚀压裂软管及其制备方法。

技术介绍

[0002]在石油天然气工业中，高压钻井压裂管线广泛应用于开采和生产作业中，主要承担向地下油层输送高粘度酸化压裂液的任务，号称激活地层静脉血液的利器。随着油气开采条件的不断劣化，以及一些夹砂压裂、酸化等增产工艺的应用，其恶劣的工作环境、高压腐蚀性液体及支撑剂颗粒等容易导致高压管线的管壁减薄、穿孔、爆裂等事故，因此现场施工对压裂管线的技术性能要求很高，必须具有压力高、排量大、耐腐蚀、抗磨损性强等特点。
[0003]影响压裂管线冲蚀磨损的主要因素有管线的材料与结构、内部液体流速以及固体砂粒的粒径等。此外，压裂泵在压裂作业过程中对压裂管线产生强烈的振动冲击，也会加剧管线在腐蚀缺陷位置的疲劳破裂，而且随着压裂管线工作时长的增加，管线内壁的腐蚀环境会愈加严重，一旦发生失效破裂将会造成无法挽回的安全事故。为了增强压裂管线的耐腐蚀性能，一般是在橡胶管的内胶层上设置超高分子量聚乙烯内衬膜，但是由于超高分子量聚乙烯膜和橡胶层之间的粘结性较差，容易发生脱层现象，影响压裂软管的使用寿命。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术，本专利技术的目的是提供一种耐腐蚀压裂软管及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一方面提供一种耐腐蚀压裂软管，所述耐腐蚀压裂软管沿管径方向，从内向外依次包括内衬层、 内胶层、中胶层和外胶层，所述内衬层的材质为超高分子量聚乙烯复合材料，所述内胶层设置为至少一层；所述中胶层设置为多层，其中第一层和最后一层中胶层外均设置有帘子线层；从第二层中胶层到最后一层中胶层，相邻的两层中胶层之间均设置有钢丝缠绕层。
[0006]作为优选，所述内胶层设置为两层，分别为复合在内衬层上的警示层和复合在警示层上的禁止使用层。
[0007]本专利技术的耐腐蚀压裂软管的内胶层设置为至少一层，当设置为两层时，包括禁止使用层和警示层，将禁止使用层与警示层用颜色区分开，在使用过程中，工作人员可以通过内窥镜观察管线使用状态，当禁止使用层遭到破坏时，停止使用管线，增加了安全保障。
[0008]作为优选，所述内衬层的厚度为1
‑
3mm。
[0009]作为优选，所述警示层的厚度为8
‑
12mm。
[0010]作为优选，所述禁止使用层的厚度为3
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5mm。
[0011]作为优选，所述超高分子量聚乙烯复合材料由以下质量份的原料制备而成：超高分子量聚乙烯40~45份、高密度聚乙烯30~35份、聚烯烃弹性体（POE）5~10份、聚乙烯蜡5~10份、聚酰亚胺8~10份、云母粉3~5份和膨润土3~5份。
[0012]所述超高分子量聚乙烯复合材料采用常规方法将原料挤出后吹塑、拉伸成膜。
[0013]作为优选，所述警示层由以下质量份的原料制备而成：天然橡胶34~38份、氯丁橡胶14~18份、氧化锌2.4~2.8份、硬脂酸0.5~1.5份、N330炭黑20~22份、N550炭黑12~14份、白炭黑6~10份、癸二酸二辛酯（DOS）1.4~1.8份、粘合剂2~4份、古马隆树脂2.4~2.8份、防老剂0.4~0.8份、硫磺1.4~1.8份和聚烯烃弹性体（POE）1.5~2.5份。
[0014]本专利技术警示层选用天然橡胶、氯丁橡胶、古马隆树脂等多种原料，古马隆树脂在橡胶中起到软化、补强、增塑、增黏、分散等作用，能改善胶料的压出、压延等工艺性能，还能使橡胶具有良好的粘结性，提高胶料的物理机械性能和耐老化性能，有利于警示层和内衬层之间的粘结。
[0015]作为优选，所述禁止使用层由以下质量份的原料制备而成：天然橡胶34~38份、氯丁橡胶14~18份、氧化锌2.4~2.8份、硬脂酸0.5~1.5份、白炭黑40~44份、癸二酸二辛酯（DOS）1.4~1.8份、粘合剂2~4份、古马隆树脂2.4~2.8份、防老剂0.4~0.8份、硫磺1.4~1.8份和染色剂0.6~1份。
[0016]本专利技术的第二方面提供上述耐腐蚀压裂软管的制备方法，包括以下步骤：（1）将超高分子量聚乙烯复合材料采用常规方法将原料挤出后吹塑、拉伸成膜，得到超高分子量聚乙烯复合材料膜，将超高分子量聚乙烯复合材料膜缠绕在芯杆上，得到内衬层；（2）在内衬层上依次缠绕警示层和禁止使用层；（3）在禁止使用层上缠绕一层中胶层，而后缠绕一层帘子线保护层，而后缠绕一层中胶层，而后缠绕一层钢丝缠绕层，而后缠绕一层中胶层，而后缠绕一层钢丝缠绕层，以此类推，中胶层设置为6层，第2层中胶层和第6层中胶层之间交叉缠绕有钢丝缠绕层，钢丝缠绕层为4层；（4）在最外层中胶层上依次缠绕一层帘子线保护层和外胶层；（5）缠水布硫化管体，在硫化罐中硫化，拆去水布，脱去芯棒，得到耐腐蚀压裂管线。
[0017]作为优选，步骤（5）中，硫化温度为170
‑
180℃，硫化时间为65
‑
70min。
[0018]本专利技术的有益效果：1.本专利技术的耐腐蚀压裂软管内衬层材质为超高分子量聚乙烯复合材料，由超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、聚烯烃弹性体（POE）和聚乙烯蜡等原料复合而成，将超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯共混，提高了超高分子量聚乙烯的加工性能；加入聚烯烃弹性体（POE）能够提升材料的耐老化、耐冲击性能和耐化学介质性能等；另外还加入了聚酰亚胺、云母粉和膨润土等助剂，聚酰亚胺具有优异的耐热性、耐化学腐蚀性、机械强度等，并且聚酰亚胺粘度高，加入一定的聚酰亚胺不仅能够增强内衬层的耐腐蚀性，还能够增强内衬层的粘结性，便于与橡胶层之间的粘结，加入云母粉和膨润土进一步提高了超高分子量聚乙烯复合材料的耐磨、耐酸碱性能；内衬层的各组成原料的配比均是经过大量的实验验证得来的，例如当高密度聚乙烯含量过高，会导致内衬层的耐磨性降低，而当高密度聚乙烯含量过低时，会导致复合材料的加工性能差，难以挤出和成型等，使得最终得到的超高分子量聚乙烯复合材料的耐腐蚀性能和耐磨性能均得到了极大地提升。
[0019]2.本专利技术在内衬层和警示层中均加入了聚烯烃弹性体（POE），在内衬层加入聚烯烃弹性体（POE），能够起到增韧的作用；另外在警示层中加入少量聚烯烃弹性体（POE），由于聚烯烃弹性体（POE）具有塑料和橡胶的双重特性综合性能优异，因此聚烯烃弹性体（POE）可以看作是塑料与橡胶的桥梁产品，通过在内衬层和警示层中均加入一定量的聚烯烃弹性体（POE），通过不同层之间聚烯烃弹性体（POE）的交联，使得内衬层和警示层在硫化的过程中粘结的更加紧密；通过内衬层和警示层的配方设计，不需要使用额外的粘结剂，另外为了使得各胶层之间粘结的更加紧密，本专利技术还重点对制备工艺进行了改进，与大多数硫化温度为150℃左右，硫化时间为60min左右不同，本专利技术的硫化温度为170
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180℃，硫化时间为65
‑
70min，通过工艺的改进，使得各胶层之间的粘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀压裂软管，沿管径方向，从内向外依次包括内衬层、 内胶层、中胶层和外胶层，其特征在于，所述内衬层的材质为超高分子量聚乙烯复合材料，所述内胶层设置为至少一层；所述中胶层设置为多层，其中第一层和最后一层中胶层外均设置有帘子线层；从第二层中胶层到最后一层中胶层，相邻的两层中胶层之间均设置有钢丝缠绕层。2.根据权利要求1所述的耐腐蚀压裂软管，其特征在于，所述内胶层设置为两层，分别为复合在内衬层上的警示层和复合在警示层上的禁止使用层。3.根据权利要求2所述的耐腐蚀压裂软管，其特征在于，所述内衬层的厚度为1
‑
3mm。4.根据权利要求3所述的耐腐蚀压裂软管，其特征在于，所述警示层的厚度为8
‑
12mm。5.根据权利要求4所述的耐腐蚀压裂软管，其特征在于，所述禁止使用层的厚度为3
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5mm。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的耐腐蚀压裂软管，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯复合材料由以下质量份的原料制备而成：超高分子量聚乙烯40~45份、高密度聚乙烯30~35份、聚烯烃弹性体（POE）5~10份、聚乙烯蜡5~10份、聚酰亚胺8~10份、云母粉3~5份和膨润土3~5份。7.根据权利要求6所述的耐腐蚀压裂软管，其特征在于，所述警示层由以下质量份的原料制备而成：天然橡胶34~38份、氯丁橡胶14~18份、氧化锌2.4~2.8份、硬脂酸0.5~1.5份、N330炭黑20~22份、N550炭黑12~14份、白炭黑6~10份、癸二酸二辛酯（DOS）1.4~1.8...

【专利技术属性】
技术研发人员：张善军，
申请(专利权)人：山东一泰液压科技有限公司，
类型：发明
国别省市：