阅读说明：本技术 一种油井用碳素硅胶高压钢丝编织胶管 (A kind of oil well carbon silica gel high pressure wire braided hose ) 是由 于世强 于 2019-08-05 设计创作，主要内容包括：一种油井用碳素硅胶高压钢丝编织胶管,其包括内胶管,所述的内胶管主要由以质量百分数为10-16%碳素、42-53%硅胶、12-18%石墨纳米和22-27%丁腈橡胶组份构成；所述的内胶管外侧设置钢丝编制层,所述的钢丝编制层和内胶管之间设置帆布层,所述的帆布层双面刷有浆子胶,浆子胶内含有粘结增进剂,所述的帆布层和钢丝编制成依次重复三层以上,钢丝的直径为1-2mm,相邻的钢丝编制层以相反的反响缠绕,缠绕的螺旋角为45度左右,所述的最外侧的钢丝编制层外设有海绵层,海绵层由纱布缠绕扎紧,所述的海绵层外设有金属耐磨层,金属耐磨层为波纹管构成。本发明对温度的适应可以从零下几十度到零上几十度,不受气温季节限制,使用寿命大大提高。(A kind of oil well carbon silica gel high pressure wire braided hose comprising interior sebific duct, the interior sebific duct is mainly by being that 10-16% carbon, 42-53% silica gel, 12-18% Nano graphite and 22-27% nitrile rubber component are constituted with mass percent；Steel wire organization level is set on the outside of the interior sebific duct, canvas layer is set between the steel wire organization level and interior sebific duct, the canvas layer is two-sided brushed with the sub- glue of slurry, it starches in sub- glue and contains bind enhancer, the canvas layer and steel wire, which is compiled into, is repeated in three layers or more, gauge of wire is 1-2mm, adjacent steel wire organization level is wound with opposite repercussion, the helical angle of winding is 45 degree or so, the outermost steel wire organization level is externally provided with spongy layer, spongy layer is tightened by gauze winding, the spongy layer is externally provided with non-metallic wear resistant layer, non-metallic wear resistant layer is bellows composition.The present invention can be from subzero tens degree to tens degree above freezing to the adaptation of temperature, and warm season limit of not being bullied, service life greatly improves.)

一种油井用碳素硅胶高压钢丝编织胶管

技术领域

本发明属于石油技术领域，尤其提供一种油井用碳素硅胶高压钢丝编织胶管。

背景技术

在修井的过程中，经常会使用到高压软管来输送高压流体。其大致分为两个过程，在前些年高压管一般用普通橡胶或塑料制成，塑料材料的管道无法随意弯曲，对于需要管道随意折叠弯曲的一般选用橡胶材质，但普通橡胶制成胶管一般耐磨性、强度、抗老化性都较低，尤其在高压输送的过程中软管的使用寿命比较短；近些年技术人员发明了高压钢编胶管，一般就是在内层或外层设置胶管，中间层用钢丝编织层来提高强度，再根据功能的需要在其中设置一些功能层，比如利用阻燃材料形成阻燃层，利用隔热材料形成隔热热层等，其各种性能都大大的提高了，如公开号为CN206054980U、公开日为2017.03.29；CN204533877U、公开日为2015.08.05的中国实用新型专利公开的耐油阻燃高压钢丝编织胶管，其相对普通的橡胶软管，其具有耐酸性强、耐高水温、耐油、耐磨等特性。但上述高压钢丝编织胶管在气候温度方面受限制，一般夏季施工作业，零上到三四十度都可以正常作业施工，但到秋冬季节温度到零度以下施工作业芯子就开始出现鼓包、蜕皮，甚至裂缝，尤其在冬天的北半球，如中国东北地区使用出现的裂缝更是频繁发生，温度越低的地方表现的越为明显。裂缝造成高压软管泄漏，无法承受高压流体，尤其在15MPa以上的压力，其不但误工误时，还污染环境，成本也较高。造成上述问题的主要原因是材料选择不正确，无法抗严寒，抗低温。如大庆油田采油九厂作业大队有一根Φ51*4*20规格的高压钢编胶管用了不到三个月出现了鼓包18个，大如鸡蛋，小如核桃；还有一根类似的胶管使用两个月蜕皮近三米，其严重影响了产及其人身安全，造成了严重的经济损失。这些问题都急需改进。

发明内容

本发明解决上述技术问题，提供一种油井用碳素硅胶胶管，其在保持良好的耐磨、耐酸、耐油、抗老化的基础上，对温度的适应可以从零下几十度到零上几十度，不受气温季节限制，使用寿命大大提高。

本发明解决技术问题采用的技术方案：

一种油井用碳素硅胶高压钢丝编织胶管，其包括内胶管，所述的内胶管主要由以质量百分数为10-16％碳素、42-53％硅胶、12-18％石墨纳米和22-27％丁腈橡胶组份构成；所述的内胶管外侧设置钢丝编制层，所述的钢丝编制层和内胶管之间设置帆布层，所述的帆布层双面刷有浆子胶，浆子胶内含有粘结增进剂，所述的粘结增进剂由质量分数为20-24份硬脂酸钴、45-60份对苯酸盐、硅烷偶联剂 4-10份、脂肪酸1-5份和石膏15-22份，所述的帆布层和钢丝编制成依次重复三层以上，钢丝的直径为1-2mm，相邻的钢丝编制层以相反的反响缠绕，缠绕的螺旋角为45度左右，所述的最外侧的钢丝编制层外设有海绵层，海绵层由纱布缠绕扎紧，所述的海绵层外设有金属耐磨层，金属耐磨层为波纹管构成，其可以折叠。

上述的帆布层和钢丝编制层依次优选设置四层。

上述的内胶管的组份中还包括质量百分数为1-2％防老剂和2-4％的抗氧化剂。

上述的芯子主体主要由以质量百分数为13％碳素、47％硅胶、15％石墨纳米和25％丁腈橡胶组份构成。

上述的石墨纳米为纳米管结构，其为长度为几时微米的石墨圆柱体形状，其单层为六面形平面结构，径向为纳米尺寸，长径比为1：10。

上述的芯子主体的组份中还包括质量百分数为1-2％脱泡剂，脱泡剂可选择有机硅氧烷或聚醚或硅和醚接枝产物。

根据权利要求1-6任一所述的油井用碳素硅胶胶管的制备工艺，其包括如下的步骤：

1)将质量百分数为10-16％碳素、42-53％硅胶、12-18％石墨纳米和22-27％丁腈橡胶称取各自的量搅拌混合一起，然后在其中加入质量百分数为1-2％脱泡剂在炼胶机中混炼成胶片；

2)将胶片用吹管机成型成各种不同规格的胶管，其作为内胶管使用；

3)将帆布的双面在擦胶机上内外擦上浆子胶，然后包括在内胶管外部，内胶管外部在以45度方向缠绕钢丝构成钢丝编制层，然后依次重复帆布层和钢丝编织层三次以上，并且相邻两次钢丝编制缠绕以相反方向进行；

4)将步骤3)的成型品放入硫化罐你一次蒸汽硫化成型，硫化时间为5-8 小时，硫化温度为200-500摄氏度；

5)硫化结束，放置1-2小时冷却后，在其成品外侧包裹海绵层，海绵层用纱布扎紧；

6)海绵扎紧后再在其外侧设置波纹管，波纹管的两端或中间部分间隔 50-100mm紧固在内部海绵层上，并端部密封住海绵层。

前述权利要求任一油井用碳素硅胶胶管，其可以在油田罐车上排水使用或在油田蒸汽车上清洗油井使用或在油田清洗车清洗油井使用。

本发明的有益效果：

1、通过采用碳素硅胶等新组份的材料成型的高压钢胶管，其在保证良好的耐磨、耐油、耐酸和抗老化的基础上，对温度气候季节的使用范围更广，可以适应到零下几十度到零上几十摄氏度，尤其适用于北半球地区冬季，在东北冬季使用保持15MPa压力的情况下，连续使用三个月会出现任何蜕皮、鼓包和开裂的现象，相对现有技术其寿命大大的提高了，降低了成本，并且提高了工作效率，也减小了环境的污染；

2、通过帆布层和钢丝层重复设置多层，一方面可以增加其柔软性，另一方面可以增强其强度，可以相对减小钢丝直径，减小管道质量，且在帆布双层均刷有含有粘结增进剂的浆子胶，胶业会渗透到相邻钢丝的缝隙中，然钢丝在径向也能形成整体，从而进一步增强钢丝的强度；

3、通过在钢丝层外层设置海绵层，海绵层具有保温隔热性能，其可以防止冬季低温对内部管道的损害，且海绵层外侧用纱布扎紧，可以让海绵层更紧实，这样能进一步隔绝外部低温进入海绵层内；

4、在新组份中加入抗老化剂、抗氧化剂能进一步提高其抗老化、抗氧化的性能，也可以进一步提高其使用寿命；

5、在新组份中加入脱泡剂能进一步去除成型过程中的芯子中气泡量，提高其密实度和强度，也可以进一步提高其使用寿命；

6、通过在海绵层外设置金属耐磨层，一方面可以对内部的海绵层进行防护，另一方面提高了高压钢编胶管与其它部件之间的磨损，而且采用波纹管折叠完全也很便利，提高了使用操作的便利性

7、由于混合材料石墨纳米的存在，其具有结构规整，比表面积大，强度高，具有石墨优良的本征特性(耐热、耐腐蚀、耐热冲击以及自润滑性)，是高性能和功能的橡胶材料的补强填料；

8、多层钢丝编制层相邻层之间旋转缠绕角度相反缠绕，可以进一步增加钢丝的缠绕强度。

附图说明

以下结合附图以实施例具体说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1在C-C处的剖视图。

具体实施方式

实施例，参照附图1-2，一种油井用碳素硅胶高压钢丝编织胶管，其包括内胶管1，所述的内胶管主要由以质量百分数为10-16％碳素、42-53％硅胶、12-18％石墨纳米和22-27％丁腈橡胶组份构成；所述的内胶管外侧设置钢丝编制层3，所述的钢丝编制层和内胶管之间设置帆布层2，所述的帆布层双面刷有浆子胶，浆子胶内含有粘结增进剂，所述的粘结增进剂由质量分数为20-24份硬脂酸钴、 45-60份对苯酸盐、硅烷偶联剂4-10份、脂肪酸1-5份和石膏15-22份，所述的帆布层和钢丝编制成依次间隔均重复三层以上，钢丝的直径为1-2mm，钢丝的表面涂覆镀锌层,在镀锌过程中加入锌质量分数为8-10％助镀剂,所述的助镀剂优选氯化铵和氯化锌按一定的比例配比,其具有更优良的附着性和表面光滑度, 相邻的钢丝编制层以相反的反响缠绕，缠绕的螺旋角为45度左右，所述的最外侧的钢丝编制层外设有海绵层4，海绵层由纱布缠绕扎紧，所述的海绵层外设有金属耐磨层5，金属耐磨层为波纹管构成。

优选地，还可以再内胶管内部涂覆疏水层，疏水层可以减小水在内胶管内的张力，减小摩擦力，从而减小输送高压水过程中的压力损失，比如疏水层可采用聚四氟乙烯。

优选地，所述的帆布层和钢丝编制层依次优选设置四层。

优选地，所述的芯子主体的组份中还包括质量百分数为1-2％脱泡剂，脱泡剂可选择有机硅氧烷或聚醚或硅和醚接枝产物，此种脱泡剂价格低，脱泡效果好。

优选地，所述的芯子主体的组份中还包括质量百分数为1-2％防老剂和2-4％的抗氧化剂。

优选地，所述的芯子主体主要由以质量百分数为15％碳素、45％硅胶、17％石墨纳米和23％丁腈橡胶组份构成。

优选地，所述的石墨纳米为纳米管结构，其为长度为几时微米的石墨圆柱体形状，其单层为六面形平面结构，径向为纳米尺寸，长径比为1：10，纳米管结构规整，比表面积大，强度高，具有石墨优良的本征特性(耐热、耐腐蚀、耐热冲击以及自润滑性、生物相容性、热导性、电导性好)，是高性能和功能的橡胶材料的补强填料。但碳纳米管缠结倾向和化学惰性腔，其造成了橡胶的分散性和粘结性的降低，为此必须采用物理或化学方法进行改进，比如可通过在混合材料中加入氧化锌可以减小碳纳米管的长径比，在其中加入硫磺可以对碳纳米管进行解缠。

上述油井用碳素硅胶胶管的制备工艺，其包括如下的步骤：

1)将质量百分数为10-16％碳素、42-53％硅胶、12-18％石墨纳米和22-27％丁腈橡胶称取各自的量搅拌混合一起，然后在其中加入质量百分数为1-2％脱泡剂在炼胶机中混炼成胶片；

2)将胶片用吹管机成型成各种不同规格的胶管，其作为内胶管使用；

3)将帆布的双面在擦胶机上内外擦上浆子胶，然后包括在内胶管外部，内胶管外部在以45度方向缠绕钢丝构成钢丝编制层，然后依次重复帆布层和钢丝编织层三次以上，并且相邻两次钢丝编制缠绕以相反方向进行；

4)将步骤3)的成型品放入硫化罐你一次蒸汽硫化成型，硫化时间为5-8 小时，硫化温度为200-500摄氏度；

5)硫化结束，放置1-2小时冷却后，在其成品外侧包裹海绵层，海绵层用纱布扎紧；

6)海绵扎紧后再在其外侧设置波纹管，波纹管的两端或中间部分间隔 50-100mm紧固在内部海绵层上，并端部密封住海绵层。

优选地，在硫化结束前的步骤可以在内胶管内涂覆聚四氟乙烯层。

优选地，在最外层钢丝编制层端部还装配有金属接头，方便也外界的管道连接。

优选地，将成品包装、封存。

本发明具有广泛的使用用途，其可以在油田罐车上排水使用或在油田蒸汽车上清洗油井使用或在油田清洗车清洗油井使用。

普通橡胶管、现有的高压钢编胶管与本发明的碳素硅胶高压钢编胶管在常温下性能相比，如下表1：

表1

通过上述方法成型的上述碳素硅胶自封芯子在大庆油田、盘锦等油田于冬季实验，分别利用Φ51*4*20规格的普通橡胶管、现有的高压钢编胶管与本发明的碳素硅胶高压钢编胶管在不同温度下15MPa的压力下使用的时间，如下表2

表2

由表2可知，在零下30度以下15MPa的高压下，普通橡胶管和现有的高压钢编胶管无法使用，在零度以下零下30度之间普通的胶管也承受不住15MPa高压，现有的高压钢编胶管使用的时间较短，只有到常温下才能使用三个月以上达到本申请的性能，而本申请的碳素硅胶高压钢编胶管在零下50到零上50度内都可长时间使用而不会出现蜕皮、鼓包或开裂的现象。本申请的温度适应性更广，特别在极低的温度下，其非常适合北半球的油井输送高压流体的使用。

优选地，为了增加本申请的功能可以在本申请的混合组分中加入其它组分，比如为了进一步增强其抗酸性能，可以在其中加入质量分数为1-2％硅藻土、2-4％的氧化锌和少量的松香，如0.5-1％。比如为了进一步增强其耐热性，可以在其中加入质量分数为2-3％纳米活性碳酸钙、1-2％的碳纤维和少量的硬脂酸，如 0.5-1％。

与本发明油井用碳素硅胶高压钢丝编织胶管配套使用的吸水胶管规格：Φ 102*8*10；Φ152*10*10；配套使用的蒸汽胶管规格：Φ25*8*20；配套使用的输水管规格：Φ25*6*20；Φ32*8*20。

本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。