[发明专利]用于石油测井仪器的高强度复合承压外壳及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于石油测井仪器领域，具体涉及用于石油测井仪器的高强度复合承压外壳及其制备方法。

背景技术

石油工业勘探开发中，在钻井过程或钻井完成后会有一个重要的工作内容是对井下的原油情况进行判定分析，包括原油层深度、原油层厚度、原油量等物理的或化学的性能参数。这就需要石油测井仪器来完成这项工作。

众所周知，感应测井与电磁波测井仪器是常规石油测井仪器装备的重要组成部分，这些仪器一般都由电子线路和探头（电极系、线圈系）两部分组成，仪器探头属机电一体化。在全世界测井界电极系目前大都采用油压平衡技术；该技术重要特征是：1）借助皮囊或活塞形成的流体移动封隔与平衡；2）将井下几千米环境压力由高温复合材料绝缘外壳内硅油传递到浸油的各部件上；3）这种外壳目前结构是高温复合绝缘管材；4）非金属的高温复合绝缘管材是为了有利于电信号的传输不受干扰。这种技术要求全部构件在油浸和井下高温高压条件下性能参数不超过设计容限，从而保证电子仪与机械部分正常工作，使仪器的完整性能稳定可靠。采用油压平衡技术的电极系虽已应用几十年，但其工艺复杂，油液容易渗漏，给制作和应用维修都带来诸多不便。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供用于石油测井仪器的高强度复合承压外壳及其制备方法，该高强度复合承压外壳制造的石油测井仪器，在仪器不用罐充硅油的情况下，且能够承受几千米井下巨大压力，即绝对承压。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

用于石油测井仪器的高强度复合承压外壳，包括陶瓷层、设置在陶瓷层外侧的复合外套耐高温抗磨抗腐蚀保护层、设置在陶瓷层和复合外套耐高温抗磨抗腐蚀保护层之间的过渡层。

所述陶瓷层是由氧化锆瓷或氧化硅瓷构成。

所述陶瓷层厚度为6-10毫米。

所述过渡层为耐高温弹性体偶联剂构成。

所述耐高温弹性体偶联剂是由KH550或者KH560和丁腈橡胶或氟橡胶或聚硫橡胶组成的复合弹性体。

所述过渡层厚度为1-1.5毫米。

所述复合外套耐高温抗磨抗腐蚀保护层是由高强玻璃纤维或玄武岩纤维或芳纶纤维浸渍耐高温树脂固化剂缠绕而成。

所述复合外套耐高温抗磨抗腐蚀保护层厚度为5-10毫米。

所述耐高温树脂为耐高温环氧树脂或乙烯基树脂或聚氨酯树脂。

用于石油测井仪器的高强度复合承压外壳的制备方法，包括以下步骤：

1）选择氧化锆瓷或氧化硅作为陶瓷层的材料，耐高温弹性体偶联剂作为过渡层材料，高强玻璃纤维或玄武岩纤维或芳纶纤维浸渍耐高温树脂固化剂作为复合外套耐高温抗磨抗腐蚀保护层材料；

2）通过计算公式δ＝〔p×D〕／〔2×Σ／S〕 

                    其中δ为管厚度.

                         p为设计压力.

                         D为管外径.

                         Σ为抗拉强度.

                         S为安全系数.

并通过试验得出6-10毫米的陶瓷层加1-1.5毫米的过渡层加5-10毫米的抗磨抗腐蚀保护层可以满足使用要求；

3）制备陶瓷层，具体做法是：等静压成型，毛坯加工，方窑烧结，烧结温度1700度，机械加工，装配；

4）在陶瓷层外侧设置过渡层，具体做法是：用由KH550或者KH560和丁腈橡胶或氟橡胶或聚硫橡胶组成的复合弹性体处理陶瓷表面形成过渡层；

5）在过渡层外侧设置耐高温抗磨抗腐蚀保护层，具体做法是：采用计算机辅层结构设计技术，计算最优的结构层并建立数据模型，纤维张力：1.8-4.5N/股，缠绕角度：30-60度，层与层的结构关系：两层纵向缠绕加一层环向缠绕，选用高强度单纤维抗拉强度2800-3100MPa、高模量弹性模量8600-8900MPa的耐酸玻璃纤维或玄武岩纤维或芳纶纤维浸渍耐高温树脂固化剂，通过计算机控制的数控缠绕设备在事先通过计算和设计的数据模型缠绕而成。