油气回收制品制造技术

油气回收制品，包含至少一种由组合物[组合物(C)]的注射成型制成的零件，该组合物主要由以下各项组成，按重量计(wt.％)从50％至99.5％的至少一种聚芳醚酮聚合物[(PAEK)聚合物，在下文中]；按重量计(wt.％)从0.5％至15.0％的至少一种具有如在CRC出版社的《化学和物理手册》，第64版，第B‑65至B‑158页中列出的具有从1.3至2.5的电负性(ε)的元素的氮化物(NI)；以及按重量计(wt.％)从0％至35.0％的至少一种选自下组的任选的成分，该组由以下各项组成：着色剂、颜料、光稳定剂、热稳定剂、抗氧化剂、酸清除剂、加工助剂、成核剂、内润滑剂和/或外润滑剂、阻燃剂、烟雾抑制剂、抗静电剂、抗结块剂、导电添加剂和增强添加剂，所有的wt.％是相对于该组合物(C)的总重量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2013年12月18日提交的美国临时申请号61/917614以及2014年4月17日提交的欧洲申请号14165228.9的优先权，出于所有目的这些申请的全部内容通过引用结合在此。专利
本专利技术涉及适合用于油/气回收工业的制品，该制品包含至少一个通过聚(芳醚酮)聚合物组合物的注射成型制成的结构零件，其中所述聚(芳醚酮)聚合物组合物的所述注射成型结构零件的特征为具有改进的机械特性，特别是高的刚度和高的韧性、增加的介电强度、尺寸稳定性以及良好的美学特性。专利技术背景正如目前，在油气工业中越来越多地需要高性能聚合物，这些容易达到的油田变得生产能力越来越低，并且越来越多地需要开采更难达到的油田。所述更难达到的油田经常与最具有挑战性的操作环境(如其中大量是在海洋深处并且在高压下)相关。对于油气市场的关键挑战是适合用于油气回收应用中的包括高性能聚合物的制品，例如如值得注意地在高压和高温[HP/HT，在下文中使用的]深海油气回收应用中使用的，抵抗这些极端条件：以长时间的方式暴露于高压例如高于30,000psi的压力、高温例如最高达260℃至300℃的温度、以及刺激性化学品，这些刺激性化学品包括酸、碱、过热水/蒸汽、以及当然还有各种各样的脂肪族和芳香族有机物。例如，增强的油回收技术涉及将流体如值得注意地水、蒸汽、硫化氢(H2S)或超临界二氧化碳(sCO2)注入到井中。具体而言，具有与正-庚烷相似的溶剂化效应的sCO2会导致材料在例如密封件中的膨胀，这因此会影响它们的性能。此外，某些油气制品零件(例如像电连接器、开关、断路器、壳体、电线和电缆和类似物)的电气性能也需要在如上所述的这些极端条件中受到挑战。因此，在包括聚合物材料的油气回收制品的开发中，所述聚合物材料的选择是非常重要的，因为它意味着所述聚合物组合物需要具有一些关键的特性以便抵抗与上述的高温、刺激性化学品的严苛的操作条件相关联的极端条件以及其他极端条件。例如，半结晶聚芳醚酮(PAEK)聚合物可以被视为这些聚合物材料，因为它们以其优越的技术特性的平衡，即高熔点、良好的热稳定性、良好的刚度和强度、良好的韧性以及实际优异的耐化学性而已知。也就是说，PEEK是出色的高性能工程热塑性塑料，这些半晶质聚芳醚酮(PAEK)聚合物的相对低的玻璃化转变温度(Tg)限制了它们在非常高的温度下的使用，并且PEEK的电绝缘特性与大多数气体工程塑料区别不大。已知通过将增强填充剂添加到所述(PAEK)聚合物中可以减轻这些缺陷。例如，30％的玻璃纤维增强的PEEK具有比纯净的PEEK高约10％的介电强度。通常还已知的是(PAEK)聚合物的刚度可通过添加刚性材料如增强填料、特别是玻璃纤维或碳纤维而提高，但是它具有一些缺点，如值得注意地所述增强组合物往往变脆。增强物像玻璃纤维和碳纤维的另一个缺点是这些材料的众所周知的各向异性效应。增量纤维增强的塑料(像玻璃纤维和碳纤维)的各向异性性质，例如是该组合物具有取决于纤维如何取向遍布零件的不同位置的非均匀特性。在纤维的流动方向或对齐方向上强度和刚度特性是非常高的并且垂直于这些纤维的取向得到了弱得多的特性。刚才提及的强烈的各向异性还导致注塑成型的零件的翘曲问题，因为零件的不同部位或尺寸可能收缩不同，这取决于在该特定方向上纤维对齐的状态。特别地，在大型油气回收制品如值得注意地在极端深度处必须承受其本身的重量的应力的电缆部件中，这些聚合物材料的比重需要尽可能地低。在这些情况下，使用具有相对高负荷的玻璃增强物(即20％或更高)的玻璃纤维增强树脂从单位重量和移动性的观点来看可能变得不利，因为这些增强物显著增加了相对于相应的未填充聚合物该组合物的密度。碳纤维由于其相对于玻璃纤维更低的密度可以减轻这种影响，但在另一方面碳纤维增强的塑料具有一定水平的导电性，这可能在其中希望良好的电绝缘性的最终用途中是个问题。因此，对于适合用于油气回收应用中的制品仍然存在高需要，并且其中所述组合物具有如以上提及的关键特性并且因此特征是优异的机械特性，特别地
在宽的温度范围(即，从约25℃直到300℃)内具有优异的刚度与延展性的平衡、良好的可加工性、高的耐化学性、高耐热性、增加的介电强度以及长期热稳定性，并且其中包含所述组合物的最终制品具有如以上提及的所有这些改进的特性。专利技术概述本专利技术着手解决以上详述的需求并且涉及包含至少一个由组合物[组合物(C)]的注射成型制成的零件的油气回收制品，该组合物主要由以下各项组成：按重量计(wt.％)从50％至99.5％的至少一种聚芳醚酮聚合物[(PAEK)聚合物，在下文中]；按重量计(wt.％)从0.5％至15％的至少一种具有如在CRC出版社的《化学和物理手册》，第64版，第B-65至B-158页中列出的具有从1.3至2.5的电负性(ε)的元素的氮化物(NI)；以及按重量计(wt.％)从0％至35％的至少一种选自下组的任选的成分，该组由以下各项组成：着色剂、颜料、光稳定剂、热稳定剂、抗氧化剂、酸清除剂、加工助剂、成核剂、内润滑剂和/或外润滑剂、阻燃剂、烟雾抑制剂、抗静电剂、抗结块剂、导电添加剂和增强添加剂；并且所有的wt.％是相对于该组合物(C)的总重量。本专利技术还涉及用于制造所述油气回收制品的以上零件的方法。如值得注意地参照工作实验将在本说明书中更详细地解释的，本申请人已经出人意料地发现如以上详述的将氮化物(NI)加入到(PAEK)聚合物中当所述组合物通过注射成型加工时在提高未填充的(PAEK)聚合物的机械性能上、并且特别地在大大增加未填充的(PAEK)聚合物(例如约75％的增加)的介电强度上并且在直到约300℃的非常高的温度的大温度范围内是特别有效的。本申请人已经出人意料地发现，将该氮化物(NI)加入到(PAEK)聚合物中、随后借助于注射成型技术加工在增强刚度、特别地杨氏模量、同时保持未填充的PAEK聚合物的延展性上并且在低温度和高温二者下、以及高拉伸断裂伸长率和高抗冲击强度(值得注意地通过高仪表化的(Dynatup)冲击值示例)上是有效的，从而使由所述组合物(C)的注射成型制成的制品特别适用于在油气回收应用中、特别是在HP/HT条件下。此外，本申请人还已经发现如以上详述的将该氮化物(NI)加入到(PAEK)聚合物在降低通过注射成型这些未填充的(PAEK)聚合物获得的零件的线性热
膨胀系数(CLTE)以及因此增加对温度的尺寸稳定性上也是有效的。也就是说，该降低的CLTE导致在热循环期间更大的尺寸稳定性，并且保证在油气回收制品的操作期间在所期望的宽温度波动下发展更低的热诱导的应力。附图简要说明图1示意性地描绘了钻机设备。油气回收制品为了本专利技术的目的，术语“油气回收制品”旨在表示被设计为便利地用于油气回收应用中，特别是在HP/HT条件下的任何制品。为清楚起见，术语“油气回收制品的零件”旨在表示与其他零件结合以构成整个油气回收制品的件或部分。油气回收应用的代表性实例包括但不限于，(i)深的、较高温度、较高压力的油气井的钻井和完井，如值得注意地在美国专利号5,662,170中描述的，这些的全部披露内容通过引用结合在此，(ii)油气回收方法，如传统上细分为三个阶段，即主要的油回收阶段、次要的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油气回收制品，包含至少一个由组合物[组合物(C)]的注射成型制成的零件，该组合物主要由以下各项组成：按重量计(wt.％)从50％至99.5％的至少一种聚芳醚酮聚合物[(PAEK)聚合物，在下文中]；按重量计(wt.％)从0.5％至15.0％的至少一种具有如在CRC出版社的《化学和物理手册》，第64版，第B‑65至B‑158页中列出的具有从1.3至2.5的电负性(ε)的元素的氮化物(NI)；以及按重量计(wt.％)从0％至35.0％的至少一种选自下组的任选的成分，该组由以下各项组成：着色剂、颜料、光稳定剂、热稳定剂、抗氧化剂、酸清除剂、加工助剂、成核剂、内润滑剂和/或外润滑剂、阻燃剂、烟雾抑制剂、抗静电剂、抗结块剂、导电添加剂和增强添加剂；并且所有的wt.％是相对于该组合物(C)的总重量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.17 EP 14165228.9;2013.12.18 US 61/9176141.一种油气回收制品，包含至少一个由组合物[组合物(C)]的注射成型制成的零件，该组合物主要由以下各项组成：按重量计(wt.％)从50％至99.5％的至少一种聚芳醚酮聚合物[(PAEK)聚合物，在下文中]；按重量计(wt.％)从0.5％至15.0％的至少一种具有如在CRC出版社的《化学和物理手册》，第64版，第B-65至B-158页中列出的具有从1.3至2.5的电负性(ε)的元素的氮化物(NI)；以及按重量计(wt.％)从0％至35.0％的至少一种选自下组的任选的成分，该组由以下各项组成：着色剂、颜料、光稳定剂、热稳定剂、抗氧化剂、酸清除剂、加工助剂、成核剂、内润滑剂和/或外润滑剂、阻燃剂、烟雾抑制剂、抗静电剂、抗结块剂、导电添加剂和增强添加剂；并且所有的wt.％是相对于该组合物(C)的总重量。2.根据权利要求1所述的油气回收制品，其中(PAEK)聚合物的大于50％摩尔的重复单元是选自在此以下那些具有式(J-A)至(J-O)的重复单元(RPAEK)：其中：-每个R’，彼此相同或不同，选自下组，该组由以下各项组成：卤素、烷基、烯基、炔基、芳基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亚胺、碱金属或碱土金属磺酸盐、烷基磺酸盐、碱金属或碱土金属膦酸盐、烷基膦酸盐、胺以及季铵；-j’是零或是从0至4的整数。3.根据权利要求1或2中任一项所述的油气回收制品，其中该(PAEK)聚合物的大于50％摩尔的重复单元是选自在此以下那些具有式(J’-A)至(J’-O)的重复单元(RPAEK)：4.根据权利要求1至3中任一项所述的油气回收制品，其中该氮化物(NI)是具有至少1.6的电负性的元素的氮化物，优选地该氮化物(NI)是氮化硼。5.根据权利要求1至4中任一项所述的油气回收制品，其中，基于该组合物(C)的总重量，该任选的成分的总重...

【专利技术属性】
技术研发人员：MJ埃尔伊布拉，
申请(专利权)人：索尔维特殊聚合物美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US