[发明专利]一种用于海洋勘探拖缆的聚氨酯凝胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于海洋勘探拖缆的聚氨酯凝胶及其制备方法。 

背景技术

海洋地震勘探是海洋油气勘探的最主要手段，海洋地震勘探拖缆是地震勘探采集系统的重要组成部分。多年来，海洋地震勘探行业主要采用充液式拖缆，这种拖缆由透明聚氨酯弹性体制备的圆管作为拖缆保护外套，内部置有用于采集地震信号的传感器和数字包、电源线、信号线和高抗张的凯伏拉纤维绳等组成，拖缆内部的空隙通过某种低密度(约为0.78-0.82g/cm³)液体材料填充。液体拖缆具有易于调控拖缆浮力，成本低、易灌注等优点，但当液体拖缆在作业中出现拖缆外套破损导致漏油时，难以及时维修，严重影响作业效率，且易污染海洋环境，这些不利因素逐步限制了液体拖缆的应用。 

近年来，随着物探装备技术的发展，国外相关物探仪器厂家，如法国的CGG公司、美国的ION公司和挪威的PGS公司等陆续开发出固体拖缆，国内海洋地震勘探行业通过进口设备也逐步由液体缆向固体缆过渡。固体拖缆具有液体拖缆无法比拟的优点：降低了涌浪波动等引起的背景噪音，扩大了地震采集作业时窗，固体拖缆的故障率及损坏率相对较低，不会因拖缆外套局部受损而造成采集中断，整条电缆比重相对均匀，电缆平衡易于调整，同时避免因破损漏油带来的环境污染。 

由于勘探拖缆封装的诸多传感器、数字处理器、电缆线，以及拖缆各段间的接头等组件密度较高，要求固体拖缆所用的封装材料或填充材料必须具有较低的密度和优异的透声性能，以保证拖缆能平稳地悬浮在海水中和高的声纳探测灵敏度。 

采用泡沫化固态材料是实现低密度的最常用方法。泡沫化可以制备极低 密度的弹性材料，但其非均匀的多相结构使材料的光学与声学均匀性能受到影响，难以保证透声性能。因此，该种结构固体拖缆多采用固体泡沫封装与液体介质填充的分段结构模式，在接收地震信号的传感器(水听器)段采用液体介质填充，以保证良好的透声性能。但这种拖缆的结构设计使得拖缆制造的工艺非常复杂，增加了拖缆的制造成本。 

液体拖缆具有成熟的结构设计和使用经验，成型工艺简便，成本低。因此，沿用液体拖缆结构形式，以液体橡胶成型技术，经室温液态灌注、室温固化成型来制备固体材料填充的拖缆可以兼具液体拖缆的低成本、易成型优势，又具备固体拖缆的应用优势。 

实现上述液态灌注式固体材料填充拖缆的关键在于固体填充材料的结构与其成型工艺。为满足海洋地震勘探拖缆的应用要求，固体填充材料的性能和成型工艺须满足如下要求： 

(1)填充材料具有较低的粘度和适宜的固化速度，适于室温灌注和室温固化成型，并不对拖缆内各电子元件产生不利影响； 

(2)固体填充材料应具有较低的密度，以利于拖缆在海水中悬浮； 

(3)固体填充材料应具有良好的变形弹性，良好的透声性能和优异的耐候性能； 

(4)固体填充材料应具有良好的多界面间粘结性能，以确保贮存、输运和作业过程中不发生界面脱离，影响透声性能。 

因此，需要一种满足上述要求的用作海洋勘探拖缆的固体填充材料的聚氨酯凝胶。 

发明内容

本发明的目的是提供一种用于海洋勘探拖缆的聚氨酯凝胶。 

本发明的另一个目的是提供一种制备用于海洋勘探拖缆的聚氨酯凝胶的方法。 

本发明的另一个目的是提供一种海洋勘探拖缆。 

本发明的又一个目的是提供聚氨酯凝胶用于海洋勘探拖缆的用途。 

本发明提供的聚氨酯凝胶是一种用于海洋勘探拖缆的聚氨酯凝胶，其中所述聚氨酯凝胶是由端羟基聚丁二烯基聚氨酯预聚体、聚醚多元醇与溶剂油在催化剂作用下制备而成，其中所述端羟基聚丁二烯基聚氨酯预聚体占所述聚氨酯凝胶总质量的20-40％，所述聚醚多元醇占所述聚氨酯凝胶总质量的10-30％，所述溶剂油占所述聚氨酯凝胶总质量的30-60％，所述端羟基聚丁二烯聚氨酯预聚体中的异氰酸基团的含量在2.5％-4.5％之间，所述聚醚多元醇的羟值在50-300KOH mg/g之间。 

采用更低NCO含量的端羟基聚丁二烯聚氨酯预聚体会因分子量高而导致所得到的聚氨酯凝胶粘度大增，不利于灌注；采用更高NCO含量的端羟基聚丁二烯聚氨酯预聚体，则会使所得到的聚氨酯凝胶模量增大，柔软性下降，延伸性降低。 

本发明的端羟基聚丁二烯聚氨酯预聚体可以选自本领域常规方法制得的端羟基聚丁二烯聚氨酯预聚体，也可以市购获得，如购自中国海洋油田服务股份有限公司。优选地，所述端羟基聚丁二烯聚氨酯预聚体的粘度低于3000mPa.s。