專利名稱：金屬密封結構油套管接頭用高溫螺紋脂及其制備工藝的制作方法
金屬密封結構油套管接頭用高溫螺紋脂及其制備工藝技術領域
本發明屬于石油天然氣開采技術領域，涉及金屬密封結構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：
在石油勘探開發過程中所使用的油管都是通過螺紋接頭將各個單根管子連成長管柱的，為了盡可能的減少螺紋之間發生粘著，提高螺紋的密封性能，在上扣之前都會在螺紋表面涂敷適量的螺紋脂，以起到輔助潤滑和密封作用。隨著石油天然氣勘探開發的不斷深入，具有復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、大位移井等對油套管管柱的性能可靠性要求逐漸提高，具有金屬密封結構的油套管特殊接頭應用越來越多。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調了填充螺紋間隙增加密封的作用，因此除含有部分基礎脂和基礎油外，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。實際應用表明API螺紋脂用于具有金屬密封結構的特殊接頭時會導致金屬密封面上出現微損傷，降低密封可靠性，油套管管柱在井下應用一段時候后就發生泄漏。標準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構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，有效降低了發生粘著的傾向，但對由于這些金屬顆粒粒徑在0. 04mm左右，遠大于金屬面粗糙度(Ra約0. 003mm)，填充在金屬密封面之間同時增加了密封面之間的局部接觸壓力，在密封面上出現微損傷，且這些較大的顆粒之間填充了較多連續分布的基礎脂和基礎油，井下高溫條件使得這些油脂很快揮發或被內部氣體壓力擠出，從而形成氣體泄漏通道。發明內容
為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種金屬密封結構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的API螺紋脂，不含有金屬顆粒，對環境友好，不會污染現場環境，主要在螺紋接頭上扣過程中起潤滑作用，在過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，避免金屬密封特殊接頭的泄漏事故，具有潤滑性好、密封效果好及工藝簡單的特點。
為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是金屬密封結構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% ；復合磺酸鈣，7 18% ；成分原料要求二硫化鉬粉的粒徑尺寸應不大于0.01mm，80%的顆粒直徑小于 0. 006mm ；其他原料均是市場上較為常見的原料，購買方便；金屬密封結構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，繼續攪拌1小時后，即可封裝使用。
本發明的有益效果傳統的含有銅粉、鉛粉等金屬顆粒的API螺紋脂對環境都有很大的危害，其次嵌入在金屬密封面之間的這些金屬顆粒還會增加密封面發生微損傷的可能性，在基礎油脂揮發后金屬顆粒之間還可能形成氣體泄漏通道。本發明的具有金屬密封結構的油套管特殊接頭用高溫潤滑螺紋脂不同于傳統的API螺紋脂，本發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，具有良好的環保型和涂覆性，可保證螺紋接頭在上扣連接過程中的良好潤滑性，成分的粒徑基本可填滿加工的金屬的粗糙表面，不會對過盈的金屬密封面形成支撐效果，保證了接頭的密封可靠性，防止接頭發生粘扣損傷，破壞密封性；本發明的制備工藝簡單、可靠性好，按照上述工藝制備的高溫螺紋脂，具有良好的環保性能和良好的潤滑及密封性能，它可適用于具有專門密封結構的油管、套管的螺紋連接接頭，尤其適合應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。
圖3本發明螺紋在金屬密封面之間形態。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
實施例1金屬密封結構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 ；其他原料均是市場上較為常見的原料，購買方便。
本發明的不含金屬顆粒的螺紋脂，具有良好的環保型和涂覆性，可保證螺紋接頭在上扣連接過程中的良好潤滑性，成分的粒徑可填滿加工的金屬的粗糙表面，不會對過盈的金屬密封面形成支撐效果，保證了接頭的密封可靠性，防止接頭發生粘扣損傷，破壞密封性。
實施例2金屬密封結構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% ；復合磺酸鈣13%， 成分原料要求二硫化鉬粉的粒徑尺寸應不大于0.010mm，80%的顆粒直徑小于 0. 005mm ；其他原料均是市場上較為常見的原料，購買方便。
本發明的不含金屬顆粒的螺紋脂，具有良好的環保型和涂覆性，可保證螺紋接頭在上扣連接過程中的良好潤滑性，成分的粒徑可填滿加工的金屬的粗糙表面，不會對過盈的金屬密封面形成支撐效果，保證了接頭的密封可靠性，防止接頭發生粘扣損傷，破壞密封性。
實施例3金屬密封結構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% ；復合磺酸鈣18%， 成分原料要求二硫化鉬粉的粒徑尺寸應不大于0.01mm，80%的顆粒直徑小于 0. 006mm ；其他原料均是市場上較為常見的原料，購買方便。
本發明的不含金屬顆粒的螺紋脂，具有良好的環保型和涂覆性，可保證螺紋接頭在上扣連接過程中的良好潤滑性，成分的粒徑可填滿加工的金屬的粗糙表面，不會對過盈的金屬密封面形成支撐效果，保證了接頭的密封可靠性，防止接頭發生粘扣損傷，破壞密封性。
實施例4金屬密封結構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，繼續攪拌1小時，即可封裝使用。
本發明的不含金屬顆粒的螺紋脂，具有良好的環保型和涂覆性，可保證螺紋接頭在上扣連接過程中的良好潤滑性，成分的粒徑可填滿加工的金屬的粗糙表面，不會對過盈的金屬密封面形成支撐效果，保證了接頭的密封可靠性，防止接頭發生粘扣損傷，破壞密封性。
實施例5金屬密封結構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，繼續攪拌1小時，即可封裝使用。
本發明的制備工藝簡單、可靠性好，按照上述工藝制備的高溫螺紋脂，具有良好的環保性能和良好的潤滑及密封性能，它可適用于具有專門密封結構的油管、套管的螺紋連接接頭，尤其適合應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。
實施例6金屬密封結構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，繼續攪拌1小時，即可封裝使用。
本發明的制備工藝簡單、可靠性好，按照上述工藝制備的高溫螺紋脂，具有良好的環保性能和良好的潤滑及密封性能，它可適用于具有專門密封結構的油管、套管的螺紋連接接頭，尤其適合應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長度不長于0. 0032mm，金屬密封面 4的結構長度為0. 6 1. 2mm。
參見圖2，API螺紋脂在金屬密封面4之間形態，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及被壓力擠出，會導致潤滑性和密封性降低。
參見圖3，發明螺紋脂粒徑2在螺紋及金屬密封面4之間形態，圖3說明若金屬密封面4之間的油脂成分粒徑體積小，就不易揮發及被擠壓出去，會保證金屬密封面4之間密封性和潤滑性。
權利要求
1.金屬密封結構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% ；復合磺酸鈣，7 18% ；所述的二硫化鉬粉的粒徑尺寸應不大于0. Olmm, 80%的顆粒直徑小于0. 006mm。
2.根據權利要求1所述的金屬密封結構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.根據權利要求1所述的金屬密封結構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% ；復合磺酸鈣13%， 成分原料要求二硫化鉬粉的粒徑尺寸應不大于0.010mm，80%的顆粒直徑小于 0.005mm。
4.根據權利要求1所述的金屬密封結構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% ；復合磺酸鈣18%， 成分原料要求二硫化鉬粉的粒徑尺寸應不大于0.01mm，80%的顆粒直徑小于 0. 006mm。
5.金屬密封結構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，繼續攪拌1小時后，即可封裝使用。
6.根據權利要求5所述的金屬密封結構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，繼續攪拌1小時，即可封裝使用。
7.根據權利要求5所述的金屬密封結構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，繼續攪拌1小時，即可封裝使用。
8.根據權利要求5所述的金屬密封結構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，繼續攪拌1小時，即可封裝使用。
全文摘要
金屬密封結構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；復合磺酸鈣，實現上述螺紋脂的方法包括以下步驟先向反應釜中加入全氟聚醚，然后再加入二甲基硅油及復合磺酸鈣，攪拌均勻后；再向該體系中加入二硫化鉬粉，繼續攪拌后，即可封裝使用，具有具有潤滑性好、密封效果好及工藝簡單的特點。
文檔編號C10N40/34GK102492527SQ20111036104
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者李芙蓉, 蘇忠貴, 賈廣民 申請人:延安嘉盛石油機械有限責任公司