[发明专利]一种井下工具用高强度复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及油气田井下工具技术领域，特别涉及一种井下工具用高强度复合材料及其制备方法。该井下工具用高强度复合材料的制备方法所制得的井下工具用高强度复合材料包括若干层由内向外依次交替叠加的第一增强纤维织物层和第二增强纤维织物层，在第一增强纤维织物层和第二增强纤维织物层上均浸设有第一树脂和第二树脂混合胶液。该井下工具用高强度复合材料耐高温、抗拉、抗压等力学性能好、磨铣性能突出、耐腐蚀性能优异，与传统金属材料相比，具有更快的磨铣速度和耐腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及油气田井下工具技术领域，特别涉及一种井下工具用高强度复合材料及其制备方法。

背景技术

目前油田用井下工具主体部分多为金属材料，由于金属材料自身具有易腐蚀、硬度高、耐磨、密度大等特点，因此在进行分层作业，注水作业以及海上作业时，存在诸如易遇卡、钻磨困难、腐蚀严重等问题，严重制约了工艺的进步，增加了开发成本。

国内将高强度复合材料应用于石油领域的研究较晚，与国外有很大的差距，仍处于起步阶段，随着泵送可钻桥塞分段压裂技术在国内的应用，开始了将高强度复合材料用于石油领域井下工具的研究，形成了复合式可钻桥塞。但是目前国内并未掌握生产桥塞所用的高强度复合材料的核心技术，需要引进国外原材料，价格昂贵，大大增加了开发成本，并且由于复合桥塞在井下工作时主要受压力作用，这种生产桥塞的材料抗拉强度比较低，不能满足工作过程中受拉力作用的井下工具的要求，因此这种用于制造桥塞的复合材料并未在油田井下工具中进行进一步应用。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，目的之一是提供一种耐高温、抗拉、抗压等力学性能好、磨铣性能突出、耐腐蚀性能优异的井下工具用高强度复合材料；目的之二是为实现目的之一的井下工具用高强度复合材料的制备方法。

本发明的目的之一可通过如下技术方案来实现：

该井下工具用高强度复合材料包括若干层由内向外依次交替叠加的第一增强纤维织物层和第二增强纤维织物层，在第一增强纤维织物层和第二增强纤维织物层上均浸设有第一树脂和第二树脂混合胶液。

本发明的目的之一还可通过如下技术方案来实现：

所述第一增强纤维织物层为无机纤维织物层，所述无机纤维织物层为T300-3K双向碳纤维织物或低碱玻璃纤维织物；所述第二增强纤维织物层为有机纤维织物层，所述有机纤维织物层为超高分子量聚乙烯纤维或聚酯纤维。

所述第一树脂为环氧树脂、酚醛树脂或不饱和聚酯；所述第二树脂为结晶性树脂或液晶性树脂。

所述结晶性树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚间苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丁二酯中的一种；所述液晶性树脂为环氧丙醚或乙烯醚。

所述环氧丙醚为4-甲基二苯乙烯环氧丙醚、4-苯甲酰苯基环氧丙醚、4-联苯基环氧丙醚、4-苯甲亚胺基环氧丙醚或4-偶氮苯环氧丙醚；所述乙烯醚为4-甲基二苯乙烯乙烯醚、4-苯甲酰苯基乙烯醚、4-联苯基乙烯醚、4-苯甲亚胺基乙烯醚或4-偶氮苯乙烯醚。

本发明的目的之二可通过如下技术方案(一)来实现：

一种实现目的之一的井下工具用高强度复合材料的制备方法包括如下操作步骤：

(1)将第一增强纤维织物和第二增强纤维织物分别加置到放卷轴；

(2)调配第一树脂，按第一树脂：第二树脂＝100：5～50质量份配比，将第二树脂加热溶解到第一树脂中得胶液；

(3)准备收放卷装置、调节张力系统；

(4)将步骤(1)加置到放卷轴的第一增强纤维织物和第二增强纤维织物分别浸入步骤(2)配制的胶液中，通过挤胶辊，控制第一增强纤维织物和第二增强纤维织物的预浸胶液量质量份数均为30％－70％；