專利名稱：金屬密封結(jié)構(gòu)油套管接頭用高溫螺紋脂及其制備工藝的制作方法
金屬密封結(jié)構(gòu)油套管接頭用高溫螺紋脂及其制備工藝技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于石油天然氣開采技術(shù)領(lǐng)域，涉及金屬密封結(jié)構(gòu)油套管接頭用高溫螺紋脂及其制備工藝，增加井下油套管管柱的密封可靠性。
背景技術(shù)：
在石油勘探開發(fā)過(guò)程中所使用的油管都是通過(guò)螺紋接頭將各個(gè)單根管子連成長(zhǎng)管柱的，為了盡可能的減少螺紋之間發(fā)生粘著，提高螺紋的密封性能，在上扣之前都會(huì)在螺紋表面涂敷適量的螺紋脂，以起到輔助潤(rùn)滑和密封作用。隨著石油天然氣勘探開發(fā)的不斷深入，具有復(fù)雜工況的高壓氣井不斷增多，如高溫高壓、深井超深井、定向井、水平井、大位移井等對(duì)油套管管柱的性能可靠性要求逐漸提高，具有金屬密封結(jié)構(gòu)的油套管特殊接頭應(yīng)用越來(lái)越多。目前使用較為普遍的螺紋脂是API油基脂螺紋脂，該類型螺紋脂由于強(qiáng)調(diào)了填充螺紋間隙增加密封的作用，因此除含有部分基礎(chǔ)脂和基礎(chǔ)油外，還有大量的重金屬填料，如鉛粉、鋅粉、銅粉等，要求顆粒直徑小于0. 27mm,允許10%的顆粒直徑大于0. 075mm、 最多70%的顆粒直徑大于0. 045mm。實(shí)際應(yīng)用表明API螺紋脂用于具有金屬密封結(jié)構(gòu)的特殊接頭時(shí)會(huì)導(dǎo)致金屬密封面上出現(xiàn)微損傷，降低密封可靠性，油套管管柱在井下應(yīng)用一段時(shí)候后就發(fā)生泄漏。標(biāo)準(zhǔn)API RP 5A3-2003《套管、油管和管線管的螺紋脂推薦方法》中也明確指出，API螺紋脂不能保證具有金屬結(jié)構(gòu)的油套管接頭的使用性能。原因是鉛粉、銅粉等軟金屬，雖然具有良好的鋪展性，有效降低了發(fā)生粘著的傾向，但對(duì)由于這些金屬顆粒粒徑在0. 04mm左右，遠(yuǎn)大于金屬面粗糙度(Ra約0. 003mm)，填充在金屬密封面之間同時(shí)增加了密封面之間的局部接觸壓力，在密封面上出現(xiàn)微損傷，且這些較大的顆粒之間填充了較多連續(xù)分布的基礎(chǔ)脂和基礎(chǔ)油，井下高溫條件使得這些油脂很快揮發(fā)或被內(nèi)部氣體壓力擠出，從而形成氣體泄漏通道。發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種金屬密封結(jié)構(gòu)油套管接頭用高溫螺紋脂及其制備工藝，該螺紋脂不同于傳統(tǒng)的API螺紋脂，不含有金屬顆粒，對(duì)環(huán)境友好，不會(huì)污染現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，主要在螺紋接頭上扣過(guò)程中起潤(rùn)滑作用，在過(guò)盈接觸的金屬密封面間形成一層薄膜可增加接頭的密封性能，且在井下250°C高溫條件下仍能保持良好的油脂狀態(tài)，避免金屬密封特殊接頭的泄漏事故，具有潤(rùn)滑性好、密封效果好及工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是金屬密封結(jié)構(gòu)油套管接頭用高溫螺紋脂，不含有任何金屬，包括以下組份(按重量百分比)全氟聚醚55 68% ；二甲基硅油14 26% ；二硫化鉬粉10 22% ；復(fù)合磺酸鈣，7 18% ；成分原料要求二硫化鉬粉的粒徑尺寸應(yīng)不大于0.01mm，80%的顆粒直徑小于 0. 006mm ；其他原料均是市場(chǎng)上較為常見的原料，購(gòu)買方便；金屬密封結(jié)構(gòu)油套管接頭用高溫螺紋脂的制備方法，包括以下步驟先向反應(yīng)釜中加入55 68%的全氟聚醚，然后再加入14 26%的二甲基硅油及7 18%的復(fù)合磺酸鈣，攪拌均勻后；再向該體系中加入10 22%的二硫化鉬粉，繼續(xù)攪拌1小時(shí)后，即可封裝使用。
本發(fā)明的有益效果傳統(tǒng)的含有銅粉、鉛粉等金屬顆粒的API螺紋脂對(duì)環(huán)境都有很大的危害，其次嵌入在金屬密封面之間的這些金屬顆粒還會(huì)增加密封面發(fā)生微損傷的可能性，在基礎(chǔ)油脂揮發(fā)后金屬顆粒之間還可能形成氣體泄漏通道。本發(fā)明的具有金屬密封結(jié)構(gòu)的油套管特殊接頭用高溫潤(rùn)滑螺紋脂不同于傳統(tǒng)的API螺紋脂，本發(fā)明的不含金屬顆粒的螺紋脂，按照以上配方和工藝制備的螺紋脂中不含有金屬，具有良好的環(huán)保型和涂覆性，可保證螺紋接頭在上扣連接過(guò)程中的良好潤(rùn)滑性，成分的粒徑基本可填滿加工的金屬的粗糙表面，不會(huì)對(duì)過(guò)盈的金屬密封面形成支撐效果，保證了接頭的密封可靠性，防止接頭發(fā)生粘扣損傷，破壞密封性；本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單、可靠性好，按照上述工藝制備的高溫螺紋脂，具有良好的環(huán)保性能和良好的潤(rùn)滑及密封性能，它可適用于具有專門密封結(jié)構(gòu)的油管、套管的螺紋連接接頭，尤其適合應(yīng)用于井下工況較苛刻的高溫、深井等高壓氣井用金屬密封油套管接頭上卸扣。


圖1 API螺紋脂粒徑、金屬密封面及本發(fā)明螺紋脂粒徑尺寸比較示意圖，其中圖1 (a)為API螺紋脂粒徑示意圖，圖1 (b)螺紋及密封面表面粗糙度示意圖，圖1 (c)本發(fā)明螺紋脂粒徑示意圖。
圖2 API螺紋脂在金屬密封面之間形態(tài)。
圖3本發(fā)明螺紋在金屬密封面之間形態(tài)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1金屬密封結(jié)構(gòu)油套管接頭用高溫螺紋脂，不含有任何金屬，包括以下組份(按重量百分比)全氟聚醚62% ；二甲基硅油16% ；二硫化鉬粉12% ；復(fù)合磺酸鈣10%， 成分原料要求二硫化鉬粉的粒徑尺寸為0. 008mm，80%的顆粒直徑小于0. 007mm ；其他原料均是市場(chǎng)上較為常見的原料，購(gòu)買方便。
本發(fā)明的不含金屬顆粒的螺紋脂，具有良好的環(huán)保型和涂覆性，可保證螺紋接頭在上扣連接過(guò)程中的良好潤(rùn)滑性，成分的粒徑可填滿加工的金屬的粗糙表面，不會(huì)對(duì)過(guò)盈的金屬密封面形成支撐效果，保證了接頭的密封可靠性，防止接頭發(fā)生粘扣損傷，破壞密封性。
實(shí)施例2金屬密封結(jié)構(gòu)油套管接頭用高溫螺紋脂，不含有任何金屬，包括以下組份(按重量百分比)全氟聚醚60% ；二甲基硅油14% ；二硫化鉬粉13% ；復(fù)合磺酸鈣13%， 成分原料要求二硫化鉬粉的粒徑尺寸應(yīng)不大于0.010mm，80%的顆粒直徑小于 0. 005mm ；其他原料均是市場(chǎng)上較為常見的原料，購(gòu)買方便。
本發(fā)明的不含金屬顆粒的螺紋脂，具有良好的環(huán)保型和涂覆性，可保證螺紋接頭在上扣連接過(guò)程中的良好潤(rùn)滑性，成分的粒徑可填滿加工的金屬的粗糙表面，不會(huì)對(duì)過(guò)盈的金屬密封面形成支撐效果，保證了接頭的密封可靠性，防止接頭發(fā)生粘扣損傷，破壞密封性。
實(shí)施例3金屬密封結(jié)構(gòu)油套管接頭用高溫螺紋脂，不含有任何金屬，包括以下組份(按重量百分比)全氟聚醚58% ；二甲基硅油14% ；二硫化鉬粉10% ；復(fù)合磺酸鈣18%， 成分原料要求二硫化鉬粉的粒徑尺寸應(yīng)不大于0.01mm，80%的顆粒直徑小于 0. 006mm ；其他原料均是市場(chǎng)上較為常見的原料，購(gòu)買方便。
本發(fā)明的不含金屬顆粒的螺紋脂，具有良好的環(huán)保型和涂覆性，可保證螺紋接頭在上扣連接過(guò)程中的良好潤(rùn)滑性，成分的粒徑可填滿加工的金屬的粗糙表面，不會(huì)對(duì)過(guò)盈的金屬密封面形成支撐效果，保證了接頭的密封可靠性，防止接頭發(fā)生粘扣損傷，破壞密封性。
實(shí)施例4金屬密封結(jié)構(gòu)油套管接頭用高溫螺紋脂的制備方法，包括以下步驟先向反應(yīng)釜中加入62%的全氟聚醚，然后再加入16%的二甲基硅油及10%的復(fù)合磺酸鈣，攪拌均勻后；再向該體系中加入12%的二硫化鉬粉，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，即可封裝使用。
本發(fā)明的不含金屬顆粒的螺紋脂，具有良好的環(huán)保型和涂覆性，可保證螺紋接頭在上扣連接過(guò)程中的良好潤(rùn)滑性，成分的粒徑可填滿加工的金屬的粗糙表面，不會(huì)對(duì)過(guò)盈的金屬密封面形成支撐效果，保證了接頭的密封可靠性，防止接頭發(fā)生粘扣損傷，破壞密封性。
實(shí)施例5金屬密封結(jié)構(gòu)油套管接頭用高溫螺紋脂的制備方法，包括以下步驟先向反應(yīng)釜中加入60%的全氟聚醚，然后再加入14%的二甲基硅油及13%的復(fù)合磺酸鈣，攪拌均勻后；再向該體系中加入13%的二硫化鉬粉，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，即可封裝使用。
本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單、可靠性好，按照上述工藝制備的高溫螺紋脂，具有良好的環(huán)保性能和良好的潤(rùn)滑及密封性能，它可適用于具有專門密封結(jié)構(gòu)的油管、套管的螺紋連接接頭，尤其適合應(yīng)用于井下工況較苛刻的高溫、深井等高壓氣井用金屬密封油套管接頭上卸扣。
實(shí)施例6金屬密封結(jié)構(gòu)油套管接頭用高溫螺紋脂的制備方法，包括以下步驟先向反應(yīng)釜中加入58%的全氟聚醚，然后再加入14%的二甲基硅油及18%的復(fù)合磺酸鈣，攪拌均勻后；再向該體系中加入10%的二硫化鉬粉，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，即可封裝使用。
本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單、可靠性好，按照上述工藝制備的高溫螺紋脂，具有良好的環(huán)保性能和良好的潤(rùn)滑及密封性能，它可適用于具有專門密封結(jié)構(gòu)的油管、套管的螺紋連接接頭，尤其適合應(yīng)用于井下工況較苛刻的高溫、深井等高壓氣井用金屬密封油套管接頭上卸扣。
參見圖1，圖1 (a)為API螺紋脂粒徑示意圖，API螺紋脂粒徑1 一般為0. 045mm 左右，即0. 040 0. 05mm，其粒徑大于圖1 (c)中本發(fā)明螺紋脂粒徑0. 006mm,圖1 (b)為金屬密封面4表面粗糙度，其表面不平整，最高的毛刺3長(zhǎng)度不長(zhǎng)于0. 0032mm，金屬密封面 4的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度為0. 6 1. 2mm。
參見圖2，API螺紋脂在金屬密封面4之間形態(tài)，圖2表明在金屬密封面4之間的 API螺紋脂的油脂粒徑1體積較大，其較大的體積易揮發(fā)及被壓力擠出，會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑性和密封性降低。
參見圖3，發(fā)明螺紋脂粒徑2在螺紋及金屬密封面4之間形態(tài)，圖3說(shuō)明若金屬密封面4之間的油脂成分粒徑體積小，就不易揮發(fā)及被擠壓出去，會(huì)保證金屬密封面4之間密封性和潤(rùn)滑性。
權(quán)利要求
1.金屬密封結(jié)構(gòu)油套管接頭用高溫螺紋脂，其特征在于，包括以下組份(按重量百分比)全氟聚醚55 68% ；二甲基硅油14 26% ；二硫化鉬粉10 22% ；復(fù)合磺酸鈣，7 18% ；所述的二硫化鉬粉的粒徑尺寸應(yīng)不大于0. Olmm, 80%的顆粒直徑小于0. 006mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬密封結(jié)構(gòu)油套管接頭用高溫螺紋脂，其特征在于，包括以下組份(按重量百分比)全氟聚醚62% ；二甲基硅油16% ；二硫化鉬粉12% ；復(fù)合磺酸鈣10%，成分原料要求二硫化鉬粉的粒徑尺寸為0. 008mm, 80%的顆粒直徑小于0. 007mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬密封結(jié)構(gòu)油套管接頭用高溫螺紋脂，其特征在于，包括以下組份(按重量百分比)全氟聚醚60% ；二甲基硅油14% ；二硫化鉬粉13% ；復(fù)合磺酸鈣13%， 成分原料要求二硫化鉬粉的粒徑尺寸應(yīng)不大于0.010mm，80%的顆粒直徑小于 0.005mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬密封結(jié)構(gòu)油套管接頭用高溫螺紋脂，其特征在于，包括以下組份(按重量百分比)全氟聚醚58% ；二甲基硅油14% ；二硫化鉬粉10% ；復(fù)合磺酸鈣18%， 成分原料要求二硫化鉬粉的粒徑尺寸應(yīng)不大于0.01mm，80%的顆粒直徑小于 0. 006mm。
5.金屬密封結(jié)構(gòu)油套管接頭用高溫螺紋脂的制備方法，包括以下步驟先向反應(yīng)釜中加入55 68%的全氟聚醚，然后再加入14 26%的二甲基硅油及7 18%的復(fù)合磺酸鈣， 攪拌均勻后；再向該體系中加入10 22%的二硫化鉬粉，繼續(xù)攪拌1小時(shí)后，即可封裝使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬密封結(jié)構(gòu)油套管接頭用高溫螺紋脂的制備方法，其特征在于，包括以下步驟先向反應(yīng)釜中加入62%的全氟聚醚，然后再加入16%的二甲基硅油及 10%的復(fù)合磺酸鈣，攪拌均勻后；再向該體系中加入12%的二硫化鉬粉，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，即可封裝使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬密封結(jié)構(gòu)油套管接頭用高溫螺紋脂的制備方法，其特征在于，包括以下步驟先向反應(yīng)釜中加入60%的全氟聚醚，然后再加入14%的二甲基硅油及 13%的復(fù)合磺酸鈣，攪拌均勻后；再向該體系中加入13%的二硫化鉬粉，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，即可封裝使用。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬密封結(jié)構(gòu)油套管接頭用高溫螺紋脂的制備方法，其特征在于，包括以下步驟先向反應(yīng)釜中加入58%的全氟聚醚，然后再加入14%的二甲基硅油及 18%的復(fù)合磺酸鈣，攪拌均勻后；再向該體系中加入10%的二硫化鉬粉，繼續(xù)攪拌1小時(shí)，即可封裝使用。
全文摘要
金屬密封結(jié)構(gòu)油套管接頭用高溫螺紋脂及其制備工藝，包括以下組份全氟聚醚；二甲基硅油；二硫化鉬粉；復(fù)合磺酸鈣，實(shí)現(xiàn)上述螺紋脂的方法包括以下步驟先向反應(yīng)釜中加入全氟聚醚，然后再加入二甲基硅油及復(fù)合磺酸鈣，攪拌均勻后；再向該體系中加入二硫化鉬粉，繼續(xù)攪拌后，即可封裝使用，具有具有潤(rùn)滑性好、密封效果好及工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C10N40/34GK102492527SQ20111036104
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者李芙蓉, 蘇忠貴, 賈廣民 申請(qǐng)人:延安嘉盛石油機(jī)械有限責(zé)任公司