【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于表面处理，具体的，涉及一种油套管接头防粘扣涂层及其制备方法。
技术介绍
1、由iso13679：石油天然气工业套管及油管螺纹连接试验程序的标准可知，在石油领域，油套管接头的粘扣失效现象是当滑动或滚动时，相互接触的材料表面间由于冷焊，而发生接触表面撕裂的现象；油套管接头螺纹粘扣是油套管螺纹在上卸扣时，相互接触的螺纹非理想的光滑接触，而是存在一定的粗糙度和形状误差，在接触压力的作用下，实际接触面积要远低于理论接触面积，导致接触表面局部区域的压力超过螺纹基材的屈服极限，从而产生塑性变形而造成螺纹间相互啮合的两个齿面发生冷焊现象，当两个齿面相对转动时，冷焊部位就会撕裂，因此在螺纹表面上出现沿着转动方向的伤痕，这个损伤失效过程就称为粘扣；
2、在实际油气钻井和开采过程中，接头螺纹粘扣损伤失效不断发生，产生的轻微粘扣会损坏钻具接头螺纹表面质量，缩短使用寿命；据调查统计，大约64%的油套管接口失效事故几乎来源于内外螺纹连接处粘扣失效。
3、现有改善油套管螺纹连接处产生粘扣的方法有油管套螺纹表面处理工艺和螺纹丝扣脂；螺纹表面处理技术有诸多不足，如磷化工艺虽然成本相对较低，操作简便，但是表面处理后的磷化膜的一致性差，质量难以控制，可靠性不稳定，易发生失效；如表面处理镀铜，虽然综合性能稍优，但是操作复杂，生产成本高，且环境污染极大；而螺纹丝扣脂中，其中含有19%-25%的铅、锌、锂和石墨等无机填料，螺纹丝扣脂会污染环境，不利于环境保护。
4、因此开发一种既可替代镀铜，且又具有良好抗粘扣性能的创新型无
技术实现思路
1、为解决上述技术方案中存在缺陷问题；本专利技术的目的在于提供一种油套管接头防粘扣涂层及其制备方法。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种油套管接头防粘扣涂层，各组分以重量份计，包括以下成分：环氧树脂40-65份、自制有机硅改性聚氨酯6-10份、稀释剂12-20份、固化剂10-16份、自制碳纤维改性聚四氟乙烯14-22份、促进剂0.8-1.3份、流平剂1.1-1.3份；
3、其中，促进剂为dmp-30、dmp-10和苄基二甲胺中的任意一种；
4、其中，流平剂为pv88、wl588、l88中的任意一种；
5、其中，稀释剂为丙酮、丁酮、环己酮中的一种或多种。
6、进一步地，所述油套管接头防粘扣涂层，各组分以重量份计，包括以下成分：环氧树脂50份、自制有机硅改性聚氨酯8份、稀释剂16份、固化剂12份、自制碳纤维改性聚四氟乙烯18份、促进剂1份、流平剂1.2份。
7、自制有机硅的合成步骤：将去离子水和磷酸加入反应容器中，开启搅拌，随后缓慢滴加乙醇胺溶液；滴加完毕后，开启加热装置，同时开启真空泵，在真空状态下反应，先调节温度到100摄氏度，反应2h后，再升温至110摄氏度，继续反应2h；随后继续升温至150摄氏度，继续反应2h；最后再升温至170摄氏度，继续反应2h；对反应生成的产物进行旋蒸纯化，即合成得到了乙醇胺磷酸酯；将合成得到的乙醇胺磷酸酯与八甲基环四硅氧烷加入到装有回流冷凝管、温度计、搅拌器的反应釜中，开启搅拌器；随后将氢氧化钾用少量水溶解后，滴加到反应釜中，升温至125摄氏度至130摄氏度，保温反应4h后，向反应釜中加入六甲基二硅氧烷封端剂，继续保温反应2h；即制备得到自制有机硅。
8、进一步地，所述自制有机硅的合成步骤中，磷酸：乙醇胺：溶剂的重量比为1:1:3。
9、聚氨酯的合成步骤：将经过负压干燥脱水的聚乙二醇加入到装有电动搅拌机、冷凝回流器和温度计的四口烧瓶中，并加入二月桂酸二丁基锡和丁酮，添加完成后升温至70摄氏度后，并通入氮气保护，随后滴加异佛尔酮二异氰酸酯，全部滴加完毕后，保温反应2小时；随后降温至50摄氏度，再加入二甘醇和n-甲基二乙醇胺，保温反应2h后，即制备得到聚氨酯。
10、自制有机硅改性聚氨酯的制备方法：将上述制备得到的聚氨酯加入反应容器中，通入氮气保护，并缓慢滴加自制有机硅，在30摄氏度反应3小时，待反应结束后，加入冰醋酸中和，使体系ph值，维持在6~7，最后减压蒸馏除去溶剂，即制备得到自制有机硅改性聚氨酯。
11、自制碳纤维的合成步骤：将2%浓度醋酸水溶液，加入到反应容器单口烧瓶中，随后加入壳聚糖，超声搅拌直至溶解；随后在磁力搅拌的作用下，将氨水以喷雾的形式加入到混合溶液中，即能得到絮状壳聚糖，随后对壳聚糖进行多次洗涤沉降，直至混合溶液洗至中性；将碳纤维在70摄氏度下用丙酮处理48h，以去除碳纤维表面上可能存在的上浆剂，经干燥后，在60摄氏度下，用浓硝酸活化碳纤维3h，随后使用蒸馏水多次洗涤直至中性，再将碳纤维放入真空干燥箱中60摄氏度干燥24h；将二甲基甲酰胺溶液，加入到反应容器中，然后依次放入活化的碳纤维和2-(7-氮杂苯并三氮唑)-n,n,n',n'-四甲基脲六氟磷酸盐，超声5min后，加入絮状壳聚糖溶液，继续超声10min；随后将反应容器转移至70摄氏度的水浴锅中，反应3h，反应结束后，将得到的碳纤维多次洗涤，然后在100摄氏度干燥24h；即制备得到壳聚糖表面改性的自制碳纤维。
12、自制碳纤维改性聚四氟乙烯制备方法：将自制碳纤维加入到n,n-二甲基甲酰胺溶液中，随后加入聚四氟乙烯乳液，将两者混合后，在75摄氏度下搅拌反应3h，过滤，得到的固体产物用去离子水和乙醇洗涤，最后在110摄氏度下，真空干燥6h，最终得到自制碳纤维改性聚四氟乙烯。
13、油套管接头防粘扣涂层的制备方法：将环氧树脂与自制有机硅改性聚氨酯放入容器中，在90摄氏度下加热搅拌均匀，充分混匀后，加入自制碳纤维改性聚四氟乙烯，搅拌共混均匀；同时加入稀释剂利于搅拌；随后加入固化剂；再加入固化剂的同时，添加促进剂，以及流平剂；最后将混合物放入烘箱内，100摄氏度下预反应5min，即制备得到油套管接头防粘扣涂层。
14、本专利技术具有的有益效果：
15、（1）本专利技术在涂层中引入了自制有机硅来改性聚氨酯，改性后的聚氨酯结构中，分子结构中保持有极性的磷酸基团，能够与油套管表面金属表面产生微腐蚀和螯合作用，从而极大的提高了涂层在金属表面的附着力；
16、（2）本专利技术通过引入自制的碳纤维改性聚四氟乙烯，自制的碳纤维为壳聚糖表面改性的自制碳纤维；其所形成一种核壳结构，在上扣卸扣的磨损过程中，壳聚糖作为内部的刚性部分，起到硬支撑作用，而聚四氟乙烯，作为外部的柔性部分，起到变形缓冲上卸扣应力的作用，并在涂层表面形成局部流动相，这种蠕变性能，使得涂层在上卸扣的挤压变形过程中，能够有效避开和分散应力集中，从而减少脆性破碎的可能，极大的提高了油套管接头的防粘扣性能。
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1.一种油套管接头防粘扣涂层，其特征在于，各组分以重量份计，包括以下成分：环氧树脂40-65份、自制有机硅改性聚氨酯6-10份、稀释剂12-20份、固化剂10-16份、自制碳纤维改性聚四氟乙烯14-22份、促进剂0.8-1.3份、流平剂1.1-1.3份。
2.如权利要求1所述的油套管接头防粘扣涂层，其特征在于，各组分以重量份计，包括以下成分：环氧树脂50份、自制有机硅改性聚氨酯8份、稀释剂16份、固化剂12份、自制碳纤维改性聚四氟乙烯18份、促进剂1份、流平剂1.2份。
3.如权利要求1所述的油套管接头防粘扣涂层，其特征在于，所述促进剂为DMP-30、DMP-10和苄基二甲胺中的任意一种。
4.如权利要求1所述的油套管接头防粘扣涂层，其特征在于，所述流平剂为PV88、WL588、L88中的任意一种。
5.如权利要求1所述的油套管接头防粘扣涂层，其特征在于，所述稀释剂为丙酮、丁酮、环己酮中的一种或多种。
6.如权利要求1-5中任一项所述的油套管接头防粘扣涂层，其特征在于，所述自制有机硅改性聚氨酯中，自制有机硅的制备步骤为：
7.如权利要求1-5中任一项所述的油套管接头防粘扣涂层，其特征在于，所述自制有机硅改性聚氨酯的制备方法为：将聚氨酯加入反应容器中，通入氮气保护，并缓慢滴加自制有机硅，在30摄氏度反应3小时，待反应结束后，加入冰醋酸中和，使体系pH值，维持在6~7， 最后减压蒸馏除去溶剂，即制备得到自制有机硅改性聚氨酯。
8.如权利要求1-5中任一项所述的油套管接头防粘扣涂层，其特征在于，所述自制碳纤维改性聚四氟乙烯中，自制碳纤维的制备步骤为：将2%浓度醋酸水溶液，加入到反应容器单口烧瓶中，随后加入壳聚糖，超声搅拌直至溶解；随后在磁力搅拌的作用下，将氨水以喷雾的形式加入到混合溶液中，即能得到絮状壳聚糖，随后对壳聚糖进行多次洗涤沉降，直至混合溶液洗至中性；将碳纤维在70摄氏度下用丙酮处理48h，以去除碳纤维表面上可能存在的上浆剂，经干燥后，在60摄氏度下，用浓硝酸活化碳纤维3h，随后使用蒸馏水多次洗涤直至中性，再将碳纤维放入真空干燥箱中60摄氏度干燥24h；最后将二甲基甲酰胺溶液，加入到反应容器中，然后依次放入活化的碳纤维和2-(7-氮杂苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸盐，超声5min后，加入絮状壳聚糖溶液，继续超声10min；随后将反应容器转移至70摄氏度的水浴锅中，反应3h，反应结束后，将得到的碳纤维多次洗涤，然后在100摄氏度干燥24h；即制备得到壳聚糖表面改性的自制碳纤维。
9.如权利要求1-5中任一项所述的油套管接头防粘扣涂层，其特征在于，所述自制碳纤维改性聚四氟乙烯的制备方法为：将自制碳纤维加入到N,N-二甲基甲酰胺溶液中，随后加入聚四氟乙烯乳液，将两者混合后，在75摄氏度下搅拌反应3h，过滤，得到的的固体产物用去离子水和乙醇洗涤，最后在110摄氏度下，真空干燥6h，最终得到自制碳纤维改性聚四氟乙烯。
10.如权利要求1-5中任一项所述的油套管接头防粘扣涂层的制备方法，其特征在于，所述油套管接头防粘扣涂层的制备方法为：将环氧树脂与自制有机硅改性聚氨酯放入容器中，在90摄氏度下加热搅拌均匀，充分混匀后，加入自制碳纤维改性聚四氟乙烯，搅拌共混均匀；同时加入稀释剂利于搅拌；随后加入固化剂；再加入固化剂的同时，添加促进剂，以及流平剂；最后将混合物放入烘箱内，100摄氏度下预反应5min，即制备得到油套管接头防粘扣涂层。
...【技术特征摘要】
1.一种油套管接头防粘扣涂层，其特征在于，各组分以重量份计，包括以下成分：环氧树脂40-65份、自制有机硅改性聚氨酯6-10份、稀释剂12-20份、固化剂10-16份、自制碳纤维改性聚四氟乙烯14-22份、促进剂0.8-1.3份、流平剂1.1-1.3份。
2.如权利要求1所述的油套管接头防粘扣涂层，其特征在于，各组分以重量份计，包括以下成分：环氧树脂50份、自制有机硅改性聚氨酯8份、稀释剂16份、固化剂12份、自制碳纤维改性聚四氟乙烯18份、促进剂1份、流平剂1.2份。
3.如权利要求1所述的油套管接头防粘扣涂层，其特征在于，所述促进剂为dmp-30、dmp-10和苄基二甲胺中的任意一种。
4.如权利要求1所述的油套管接头防粘扣涂层，其特征在于，所述流平剂为pv88、wl588、l88中的任意一种。
5.如权利要求1所述的油套管接头防粘扣涂层，其特征在于，所述稀释剂为丙酮、丁酮、环己酮中的一种或多种。
6.如权利要求1-5中任一项所述的油套管接头防粘扣涂层，其特征在于，所述自制有机硅改性聚氨酯中，自制有机硅的制备步骤为：将去离子水和磷酸加入反应容器中，开启搅拌，随后缓慢滴加乙醇胺溶液；滴加完毕后，开启加热装置，同时开启真空泵，在真空状态下反应，先调节温度到100摄氏度，反应2h后，再升温至110摄氏度，继续反应2h；随后继续升温至150摄氏度，继续反应2h；最后再升温至170摄氏度，继续反应2h；对反应生成的产物进行旋蒸纯化，即合成得到了乙醇胺磷酸酯；将合成得到的乙醇胺磷酸酯与八甲基环四硅氧烷加入到装有回流冷凝管、温度计、搅拌器的反应釜中，开启搅拌器；随后将氢氧化钾用少量水溶解后，滴加到反应釜中，升温至125摄氏度至130摄氏度，保温反应4h后，向反应釜中加入六甲基二硅氧烷封端剂，继续保温反应2h；即制备得到自制有机硅。
7.如权利要求1-5中任一项所述的油套管接头防粘扣涂层，其特征在于，所述自制有机硅改性聚氨酯的制备方法为：将聚氨酯加入反应容器中，通入氮气保护，并缓慢滴加自制有机硅，在30摄氏度反应3小...
【专利技术属性】
技术研发人员：何毅，范毅，郭睿，施太和，何更生，李振宇，陈靖禹，
申请(专利权)人：成都石大力盾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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