【技术实现步骤摘要】
本申请涉及油套管防腐的，具体涉及一种海洋用抗硫化氢抗二氧化碳镍钨镀层防腐油套管及其制备方法。
技术介绍
1、石油是一种不可再生能源。随着石油开发程度的深入，石油总量日益减少，石油的开采环境也越来越恶劣。
2、近年来，我国对于海洋资源的开发力度逐渐增强，但是在海洋油气资源开发作业时，油套管的腐蚀问题对资源开发效率带来了较大的影响。由于油套管的工作环境与高温、高压等有关，在地层中，油套管受到地层的压力、摩擦力等，很容易造成油套管磨损；且油气井中含有较多的二氧化碳、硫化氢、水、氯离子、固体介质等腐蚀介质，因此油套管极易发生腐蚀，从而造成油套管的消耗量急剧增加，因此油套管的防腐蚀工作也成了油气资源开采过程中的重要一环。
3、为了减缓油套管的腐蚀，常用的方法有①注入缓蚀剂，但是由于地层环境多变，缓蚀剂的剂量等无法准确把握，仅注入缓蚀剂很难达到良好的防腐效果；②使用抗腐蚀材料，但是这些材料价格昂贵，造成成本大幅度增加，很难大范围推广；③涂覆防腐涂层，这种方式施工简单，成本相对较低，覆盖面广，是常用的防腐方式。
4、目前国内外用于抗硫化氢、二氧化碳等酸性气体腐蚀的涂料主要是环氧酚醛类、玻璃鳞片类和金属陶瓷类，但是经过多次试验研究发现，环氧酚醛类和玻璃鳞片类这两类涂料在运行一段时间后均易失效。而金属陶瓷类涂料具有耐磨、耐高温、抗硫化氢和二氧化碳等酸性气体腐蚀和电化学腐蚀的特点，因而受到广泛关注。但是由于金属和陶瓷的热膨胀系数不同，易引起涂层脱落或裂纹现象，而且金属陶瓷类涂料涂覆工艺复杂，工艺要求严格，因此当出
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本申请提供一种海洋用抗硫化氢抗二氧化碳镍钨镀层油套管及其制备方法。
2、一种海洋用抗硫化氢抗二氧化碳镍钨镀层防腐油套管，包含碳钢管基体、内防腐涂层和外防腐涂层，内防腐涂层和外防腐涂层均包含镍钨镀层、中间层和杂化层，镍钨镀层是采用热喷涂方式将镍钨金属粉均匀涂覆于碳钢管基体内外壁表面，中间层是采用喷涂方式将中间层涂料均匀涂覆于镍钨镀层表面，杂化层是采用喷涂方式将杂化层涂料均匀涂覆于中间层表面；所述中间层涂料是包含有仿生粘结和缓蚀效果的环氧树脂涂料；所述杂化层涂料是包含有改性纳米陶瓷粉且具有自清洁效果的聚氨酯涂料。
3、在上述技术方案中，油套管是指在油气井中用于保护井壁、固定井身、传递压力以及进行油气产出的管道，它通常与井筒相连，贯穿整个井筒，从地面一直延伸到地下油气层。油套管系统包括套管、油管和导管等，是海洋油气开采中油气井的骨架。海洋用油套管所处的环境复杂，需要油套管能够承受极高的压力、极端的温度变化、海底复杂的地质条件以及海水、油、气等腐蚀介质的强烈腐蚀，因此油套管需要具有极好的防腐蚀性能、耐磨性以及耐冲击性能。
4、首先，镍钨镀层由于其本身的化学稳定性，可以有效抵抗腐蚀介质，如酸性气体、水、盐、油等的侵蚀，尤其在高压环境下，可以有效抵抗硫化物的腐蚀，而且，镍钨镀层能够改变油套管表面的电化学性质，使其成为更加稳定的电极，从而降低电化学腐蚀，提高油套管的防腐蚀性能；另外，镍钨镀层具有一定的硬度，且韧性较好，可以在一定程度上抵抗地层中岩石颗粒等的磨损，延长油套管的耐磨性和使用寿命。
5、其次，中间层涂料中含有仿生粘结基团和缓蚀剂。第一方面，海洋生物贻贝通过分泌具有极快凝固速度和超强粘结能力的蛋白粘液，使其可以牢固地粘附在金属、玻璃、聚合物、矿物质、甚至是极低表面能的特氟龙等基材表面。通过研究发现，邻苯二酚基团是贻贝超强粘结能力的关键所在，在中间层中引入仿生粘结基团，可以提高中间层与镍钨镀层及杂化层的结合强度，使中间层像镍钨镀层和杂化层之间的“双面胶”一样，将镍钨镀层与杂化层牢牢粘在一起，同时增强了中间层与镍钨合金层和杂化层的粘结能力，减少了中间层和杂化层脱落的风险；第二方面，将缓蚀剂负载于β-环糊精上，并包覆在交联的聚乙烯醇中，不仅对缓蚀剂具有缓释效果，提高缓蚀时效，另外，羟基与环氧基的反应，不仅可以加快环氧树脂的固化，而且可以提高改性缓蚀剂与环氧树脂的结合强度，提高缓蚀剂在环氧树脂中的分散性。
6、最后，杂化层中加入纳米陶瓷粉，可以提高涂层的耐温性、耐磨性、耐冲击性和防腐蚀性能，纳米陶瓷粉中含有的纳米片层材料，不仅可以提高杂化层的阻隔性能，而且当杂化层受到较大的应力时，纳米片层材料可以进行一定程度的滑移，来减少应力集中，提高杂化层的韧性，减少杂化层开裂的风险；另外，对纳米陶瓷粉进行改性，第一方面可以提高纳米陶瓷粉在有机树脂中的分散性，提高与有机树脂的结合强度；第二方面将疏水的低表面能物质引入涂层中，提高涂层的自清洁性能；第三方面，改性的纳米陶瓷粉不仅可以构建超微结构，进一步提高涂层的自清洁性能，而且接枝的仿生粘结基团，可以提高杂化层的粘附性能，减少杂化层在高应力下的裂纹；第四方面，改性的纳米陶瓷粉含有较多的氨基和羟基，可以作为聚氨酯聚合中的扩链剂，提高聚氨酯的机械强度，减少裂纹的产生；第五方面，杂化层中含有较多氨基甲酸酯基和脲基，可以形成氢键，当涂层发生裂纹后，断裂的氢键可以再结合，对涂层进行修复，降低腐蚀介质向涂层内部渗透，从而提高防腐蚀性能。
7、优选的，所述所述中间层涂料的制备方法，包括如下步骤：
8、s1：将4-甲基邻苯二酚加入到蒸馏水中，加入高锰酸钾和四叔丁基溴化铵，在110-130℃条件下反应2-4h，进行抽滤，滤液经冷却、酸化，获得仿生粘结剂；
9、s2：将β-环糊精和缓蚀剂加入到乙醇-水溶液中，混合搅拌3-5h，经离心、洗涤、真空干燥，获得改性缓蚀剂；
10、s3：将改性缓蚀剂、聚乙烯醇和仿生粘结剂加入到蒸馏水中，混合均匀后，通入氮气，搅拌0.5-1h，升温至95-105℃，反应12-24h，然后进行干燥，在产物中加入环氧树脂，搅拌5-10min，加入环氧树脂固化剂，继续搅拌0.5-1h，进行真空脱泡，即得。
11、采用上述技术方案，首先，通过氧化法制备含有大量的邻苯二酚基团的仿生粘结剂，然后邻苯二酚基团与聚乙烯醇和负载缓蚀剂的β-环糊精反应，最后与环氧树脂混合。一方面，提高了负载缓蚀剂的β-环糊精在环氧树脂中的分散性以及与环氧树脂的结合强度，另一方面，β-环糊精或仿生粘结剂或聚乙烯醇中的羟基可以与环氧树脂中的环氧基等发生反应，提高环氧树脂的固化速度；而且，粘结能力较强的邻苯二酚基团对镍钨镀层表面的金属具有极强的结合力，从而降低了中间层的脱落风险。
12、优选的，杂化层涂料的制备方法，包括如下步骤：
13、1）将氨基硅烷和烷基三甲氧基硅烷加入到蒸馏水中，超声震荡0.5-1h，加入纳米陶瓷粉和无水乙醇，混合均匀后，在70-90℃条件下搅拌反应5-8h，加入仿生粘结剂、1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、n-羟基丁二酰亚胺和无水乙醇，搅拌反应10-15h，进行离心、洗涤、干燥，获得改性纳米陶瓷粉；
14、2）将二元醇和二异氰酸酯溶解于丙酮中，在氮本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种海洋用抗硫化氢抗二氧化碳镍钨镀层防腐油套管，包含碳钢管基体、内防腐涂层和外防腐涂层，其特征在于，内防腐涂层和外防腐涂层均包含镍钨镀层、中间层和杂化层，镍钨镀层是采用热喷涂方式将镍钨金属粉均匀涂覆于碳钢管基体内外壁表面，中间层是采用喷涂方式将中间层涂料均匀涂覆于镍钨镀层表面，杂化层是采用喷涂方式将杂化层涂料均匀涂覆于中间层表面；所述中间层涂料是包含有仿生粘结和缓蚀效果的环氧树脂涂料；所述杂化层涂料是包含有改性纳米陶瓷粉且具有自清洁效果的聚氨酯涂料。
2.根据权利要求1所述的海洋用抗硫化氢抗二氧化碳镍钨镀层防腐油套管，其特征在于，所述中间层涂料的制备方法，包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的海洋用抗硫化氢抗二氧化碳镍钨镀层防腐油套管，其特征在于，所述杂化层涂料的制备方法，包括如下步骤：
4.根据权利要求2所述的海洋用抗硫化氢抗二氧化碳镍钨镀层防腐油套管，其特征在于，步骤S1中所述4-甲基邻苯二酚、高锰酸钾、四叔丁基溴化铵的质量比为100:(255-305):(3-7)。
5.根据权利要求2所述的海洋用抗硫化氢抗二氧化碳镍钨镀
6.根据权利要求2所述的海洋用抗硫化氢抗二氧化碳镍钨镀层防腐油套管，其特征在于，步骤S3中所述改性缓蚀剂、聚乙烯醇、仿生粘结剂、环氧树脂的质量比为(10-20):(20-40):(30-50):100。
7.根据权利要求3所述的海洋用抗硫化氢抗二氧化碳镍钨镀层防腐油套管，其特征在于，步骤1）中所述氨基硅烷为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷；所述纳米陶瓷粉包含如下重量份的组分：纳米氧化锆15-20份、纳米氧化铝15-22份、蒙脱土5-12份、高岭土5-8份、硅微粉2-7份、纳米云母片12-18份、纳米石英粉15-20份、瓷粉3-6份、纳米碳化硅5-9份、石墨烯5-10份。
8.根据权利要求3所述的海洋用抗硫化氢抗二氧化碳镍钨镀层防腐油套管，其特征在于，步骤1）中所述氨基硅烷、纳米陶瓷粉、仿生粘结剂的质量比为(15-30):100:(10-20)。
9.根据权利要求3所述的海洋用抗硫化氢抗二氧化碳镍钨镀层防腐油套管，其特征在于，步骤2）中所述二元醇、二异氰酸酯、改性纳米陶瓷粉的质量比为100:(20-30):(20-40)。
10.一种根据权利要求1-9任一所述的海洋用抗硫化氢抗二氧化碳镍钨镀层防腐油套管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种海洋用抗硫化氢抗二氧化碳镍钨镀层防腐油套管，包含碳钢管基体、内防腐涂层和外防腐涂层，其特征在于，内防腐涂层和外防腐涂层均包含镍钨镀层、中间层和杂化层，镍钨镀层是采用热喷涂方式将镍钨金属粉均匀涂覆于碳钢管基体内外壁表面，中间层是采用喷涂方式将中间层涂料均匀涂覆于镍钨镀层表面，杂化层是采用喷涂方式将杂化层涂料均匀涂覆于中间层表面；所述中间层涂料是包含有仿生粘结和缓蚀效果的环氧树脂涂料；所述杂化层涂料是包含有改性纳米陶瓷粉且具有自清洁效果的聚氨酯涂料。
2.根据权利要求1所述的海洋用抗硫化氢抗二氧化碳镍钨镀层防腐油套管，其特征在于，所述中间层涂料的制备方法，包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的海洋用抗硫化氢抗二氧化碳镍钨镀层防腐油套管，其特征在于，所述杂化层涂料的制备方法，包括如下步骤：
4.根据权利要求2所述的海洋用抗硫化氢抗二氧化碳镍钨镀层防腐油套管，其特征在于，步骤s1中所述4-甲基邻苯二酚、高锰酸钾、四叔丁基溴化铵的质量比为100:(255-305):(3-7)。
5.根据权利要求2所述的海洋用抗硫化氢抗二氧化碳镍钨镀层防腐油套管，其特征在于，步骤s2中所述缓蚀剂为苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、巯基苯并噻唑、咪唑啉、4-甲基咪唑、2-乙基咪唑和2-丙基咪唑中的一种或多种。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：任伟，苏建勇，王耀东，周朋，亓军国，周泉，鞠宇成，程豪杰，彭万田，张玉，庄正伟，
申请(专利权)人：胜利油田金岛实业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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