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摘 要:本文介绍了内涂层结构及油管防蜡原理以及内涂层生产工艺流程,介绍华北油田引进的新型防结蜡涂层TK-70的技术性能及特点,阐述了在华北油田中的成功应用,取得了比较显著的防蜡效果。
关键词:油管防结蜡内涂层 性能 华北油田 应用
长期以来,油管防蜡技术较为常用的为化学防蜡和机械剖蜡;化学防蜡需要定期向油井中加入一定的防蜡剂,防蜡剂相对密度小,对高含水油井不太合适,而且防蜡效果并不明显;机械剖蜡是一种原始的清蜡方法,操作工序相对比较繁琐,需要投入较大的人力和物力。
而我国油田早期使用的油管有机涂层,华北油田引进了一种新型的内涂层产品—TK-70,该涂层所用涂料的填料和助剂具有优良的化学稳定性,采用最先进的喷涂工艺流程,使涂料与油管内表面形成良好的粘附能力,极大的降低了失效的风险,经过多次的油田实践应用,取得了良好的效果。
一、内涂层的结构及油管防蜡原理
1.涂层结构
对油管内表面进行涂层主要是为了能够隔绝腐蚀介质达到保护油管管体的目的,目前,涂层的类型可以分为液体涂层和粉末涂层,涂层结构一般分为底漆和面漆,同金属基材接触的涂层称为底漆,在最上表面的涂层称为面漆,涂层干膜厚度大约在125-225微米。
2.防蜡原理
经过科学研究显示,油井结蜡与油管内表面材料的物理性能及化学性能有一定的相关性,目前,市场上的内涂层基本选用环氧酚醛树脂或聚氨酯做为内涂层的两种基本材料,一方面,环氧酚醛和聚氨酯比较容易加工成光滑的表面,另一方面,环氧酚醛和聚氨酯与蜡的聚集团之间存在极低的化学吸附能力,使得蜡的聚集物很难滞留在涂层表面。
二、内涂层生产工艺流程
内涂层做为一项具有优越性的应用技术,主要的技术在于涂料性能以及涂敷作业工艺这两个方面,油管内涂层的工艺流程如下图1所示:
内涂层的生产工艺流程中对涂层使用影响最大的几个主要环节为:喷砂清洁、底漆和面漆喷涂、最终固化。
1.喷砂清洁主要是将磨料通过高压空气喷射到管材内表面,去除管材内表面的铁锈或其他杂物,使锚纹度达到1-3mils,清洁度达到Sa3等级,符合喷涂条件。
2.底漆和面漆喷涂主要是通过无气喷涂管线,使涂料经过高速旋转的喷头,在离心力的作用下,雾化粘附于油管内壁,形成一种比较均匀的内涂层漆膜,达到预期的效果。
3.最终固化主要是将喷涂了底漆和面漆的油管,经过不同温度阶段的烘烤,使得底漆和面漆之间发生交联反应,增强底漆和面漆之间的范德华力,不会发生底漆和面漆之间脱层的情况,同时,经过高温烘烤,涂层具备了一定的硬度,可以经受泥浆物的冲刷。
三、TK-70防蜡型内涂层技术性能以及特点
TK-70防蜡型内涂层具有优良的化学稳定性,其主要成分为环氧酚醛,交联度比较高,
在最终固化后形成具有一定硬度和韧性的致密漆膜,具有很好的化学性能和物理机械性能。
1.粗糙度
采用精密仪器在中国计量科学研究测试表面粗糙度达到Ra=0.47μm,而没有加工的管体内壁达到40μm,涂层表面光滑可以极大的提高了流体效率。
2.耐高温高压性
经过模拟井下环境进行高温高压釜试验,在NaOH溶液(PH=12.5)中,温度150℃,试验压力75MPa的条件下,恒温恒压保持16小时后,试片涂层表面无变化,附着力仍为A级。
3.耐磨性
采用SY/T0315规定的落砂法测试耐磨性,测试结果为3.62L/μm,满足SY/T6717-2008要求的耐磨性≥2L/μm。
4.耐化学介质性能
采用浸泡法,常温情况下,将TK-70两个试片分别放置在PH=3的HCL溶液中以及PH=13的NaOH溶液中90个小时,涂层颜色都没有发生变化。
四、TK-70防蜡型内涂层在华北油田中的应用分析
为了能够进一步的验证TK-70防蜡型内涂层的应用效果,获得真实的应用资料,在先后投入4次的探蜡中,使用该产品的内涂层油管中并没有明显的结蜡显示。从油井中提出之后,原油流净,就能够露出涂层的原貌,使用TK-70防蜡型内涂层的防蜡油井,对以上抽油井的应用进行分析可以得出:防蜡效果的好坏与原油物性有一定的关系,并且原油的粘度比较大时,防蜡的效果就比较差。
通过在华北油田的实践,TK-70防蜡型内涂层主要适用于原油含砂量少的自喷井防蜡,在此次的抽油井清蜡作业中,使用TK-70内涂层的油管有170多根,等到正式抽油之后,将涂层油管与进口的油管相比,涂层表面的光滑度一如既往,并没有看见任何的结蜡以及结垢现象。由此能够证明TK-70防蜡型内涂层对油管钻具具有一定的防蜡效果。
五、结束语
从目前来看,我国油田钻具的防蜡技术还需要进一步的发展,经过实践应用,采用TK-70防结蜡内涂层产品能够起到防蜡防结垢效果,同时在一定程度上延缓腐蚀,提高管子的重复使用率,提升管内流体效率。这一产品的应用,不仅可以节约相应的作业成本,提升油田开采的连续性,降低因起井作业带来的时间和经济损失,为油田原油注水开采带来一定的经济效益。
参考文献
[1]姜春花,金瑞萍,蒋余巍等.有机涂层在高温高压腐蚀环境下防结垢和防结蜡性能测试[J].腐蚀与防护,2006,27(9):460-462.
[2]岳大伟.聚氨酯涂层油管用于油井防蜡[J].油田化学,2008,25(3):207-209.
[3]李勇.欢喜岭油田油井结蜡规律及清防蜡技术[J].中外能源,2009,14(5):72-75.
[4]杜月明,钱伟,翟丽影等.内涂层防蜡油管在海南3井区的应用[C].辽河油田开发技术座谈会文集.2002:434-437.
关键词:油管防结蜡内涂层 性能 华北油田 应用
长期以来,油管防蜡技术较为常用的为化学防蜡和机械剖蜡;化学防蜡需要定期向油井中加入一定的防蜡剂,防蜡剂相对密度小,对高含水油井不太合适,而且防蜡效果并不明显;机械剖蜡是一种原始的清蜡方法,操作工序相对比较繁琐,需要投入较大的人力和物力。
而我国油田早期使用的油管有机涂层,华北油田引进了一种新型的内涂层产品—TK-70,该涂层所用涂料的填料和助剂具有优良的化学稳定性,采用最先进的喷涂工艺流程,使涂料与油管内表面形成良好的粘附能力,极大的降低了失效的风险,经过多次的油田实践应用,取得了良好的效果。
一、内涂层的结构及油管防蜡原理
1.涂层结构
对油管内表面进行涂层主要是为了能够隔绝腐蚀介质达到保护油管管体的目的,目前,涂层的类型可以分为液体涂层和粉末涂层,涂层结构一般分为底漆和面漆,同金属基材接触的涂层称为底漆,在最上表面的涂层称为面漆,涂层干膜厚度大约在125-225微米。
2.防蜡原理
经过科学研究显示,油井结蜡与油管内表面材料的物理性能及化学性能有一定的相关性,目前,市场上的内涂层基本选用环氧酚醛树脂或聚氨酯做为内涂层的两种基本材料,一方面,环氧酚醛和聚氨酯比较容易加工成光滑的表面,另一方面,环氧酚醛和聚氨酯与蜡的聚集团之间存在极低的化学吸附能力,使得蜡的聚集物很难滞留在涂层表面。
二、内涂层生产工艺流程
内涂层做为一项具有优越性的应用技术,主要的技术在于涂料性能以及涂敷作业工艺这两个方面,油管内涂层的工艺流程如下图1所示:
内涂层的生产工艺流程中对涂层使用影响最大的几个主要环节为:喷砂清洁、底漆和面漆喷涂、最终固化。
1.喷砂清洁主要是将磨料通过高压空气喷射到管材内表面,去除管材内表面的铁锈或其他杂物,使锚纹度达到1-3mils,清洁度达到Sa3等级,符合喷涂条件。
2.底漆和面漆喷涂主要是通过无气喷涂管线,使涂料经过高速旋转的喷头,在离心力的作用下,雾化粘附于油管内壁,形成一种比较均匀的内涂层漆膜,达到预期的效果。
3.最终固化主要是将喷涂了底漆和面漆的油管,经过不同温度阶段的烘烤,使得底漆和面漆之间发生交联反应,增强底漆和面漆之间的范德华力,不会发生底漆和面漆之间脱层的情况,同时,经过高温烘烤,涂层具备了一定的硬度,可以经受泥浆物的冲刷。
三、TK-70防蜡型内涂层技术性能以及特点
TK-70防蜡型内涂层具有优良的化学稳定性,其主要成分为环氧酚醛,交联度比较高,
在最终固化后形成具有一定硬度和韧性的致密漆膜,具有很好的化学性能和物理机械性能。
1.粗糙度
采用精密仪器在中国计量科学研究测试表面粗糙度达到Ra=0.47μm,而没有加工的管体内壁达到40μm,涂层表面光滑可以极大的提高了流体效率。
2.耐高温高压性
经过模拟井下环境进行高温高压釜试验,在NaOH溶液(PH=12.5)中,温度150℃,试验压力75MPa的条件下,恒温恒压保持16小时后,试片涂层表面无变化,附着力仍为A级。
3.耐磨性
采用SY/T0315规定的落砂法测试耐磨性,测试结果为3.62L/μm,满足SY/T6717-2008要求的耐磨性≥2L/μm。
4.耐化学介质性能
采用浸泡法,常温情况下,将TK-70两个试片分别放置在PH=3的HCL溶液中以及PH=13的NaOH溶液中90个小时,涂层颜色都没有发生变化。
四、TK-70防蜡型内涂层在华北油田中的应用分析
为了能够进一步的验证TK-70防蜡型内涂层的应用效果,获得真实的应用资料,在先后投入4次的探蜡中,使用该产品的内涂层油管中并没有明显的结蜡显示。从油井中提出之后,原油流净,就能够露出涂层的原貌,使用TK-70防蜡型内涂层的防蜡油井,对以上抽油井的应用进行分析可以得出:防蜡效果的好坏与原油物性有一定的关系,并且原油的粘度比较大时,防蜡的效果就比较差。
通过在华北油田的实践,TK-70防蜡型内涂层主要适用于原油含砂量少的自喷井防蜡,在此次的抽油井清蜡作业中,使用TK-70内涂层的油管有170多根,等到正式抽油之后,将涂层油管与进口的油管相比,涂层表面的光滑度一如既往,并没有看见任何的结蜡以及结垢现象。由此能够证明TK-70防蜡型内涂层对油管钻具具有一定的防蜡效果。
五、结束语
从目前来看,我国油田钻具的防蜡技术还需要进一步的发展,经过实践应用,采用TK-70防结蜡内涂层产品能够起到防蜡防结垢效果,同时在一定程度上延缓腐蚀,提高管子的重复使用率,提升管内流体效率。这一产品的应用,不仅可以节约相应的作业成本,提升油田开采的连续性,降低因起井作业带来的时间和经济损失,为油田原油注水开采带来一定的经济效益。
参考文献
[1]姜春花,金瑞萍,蒋余巍等.有机涂层在高温高压腐蚀环境下防结垢和防结蜡性能测试[J].腐蚀与防护,2006,27(9):460-462.
[2]岳大伟.聚氨酯涂层油管用于油井防蜡[J].油田化学,2008,25(3):207-209.
[3]李勇.欢喜岭油田油井结蜡规律及清防蜡技术[J].中外能源,2009,14(5):72-75.
[4]杜月明,钱伟,翟丽影等.内涂层防蜡油管在海南3井区的应用[C].辽河油田开发技术座谈会文集.2002:434-437.