一种类实心结构石油管线清蜡球的制备方法与流程

1.本发明涉及橡胶制品成型技术领域，尤其是涉及一种类实心结构石油管线清蜡球的制备方法。


背景技术：

2.在油井日常生产中，采油井地面管线铺设，随地形地势的起伏变化。液体流向也随之改变，动能消耗成倍数增长，管线内部液流冲刷携带能力在管线末端大幅减弱，蜡的结晶体加速形成。结蜡会使管线回流阻力形成，通过液体传导效应，在油井、井口表现为井口回压上升，井下抽油泵压头增加、泵漏失量，使油井产量下降；其次还会使抽油机载荷增加，抽油杆钢性材料弹性形变加大，易发生断脱现象，因此，输油管道内壁结蜡成为长期困扰油井生产亟待解决的一个问题。为解决油井管线因结蜡而引发的长期流动性差异变化，目前油井生产主要是采取以井口定期投清蜡球、加药、热洗、扫线等防蜡控蜡措施，来控制油井结蜡速度，延长生产周期。
3.丁腈橡胶具有优异的耐原油介质﹑优良的机械性能及橡胶弹性，被广泛用于油井管线固体清蜡球的制备。传统丁腈橡胶清蜡球包括如下制备方案：
4.1.实心橡胶清蜡球，使用传统丁腈橡胶制备，制备工艺简单，但此方案存在的问题在于：实心橡胶清蜡球密度在1.2-1.4g/cm3，而原油的密度为0.85-1.00g/cm3，使用过程中易在低洼处及弯头处沉积无法被液流冲至收球筒，自然收球率低，需进行辅助收球，增加运行维护成本。
5.2.核壳结构清蜡球，如：申请号为201821580397.6的专利“一种降回压用低密度清蜡球”﹑申请号为201821581147.4的专利“一种低密度清蜡球”，其采用丁腈橡胶包裹实心木球或不锈钢空心球制备得到，可以使得表观密度与原油的密度相当，有效提高了自然收球率。但上述方案存在核壳附着力差﹑承压强度低；弹性差，核壳同心度差(即产品径向密度不均匀)，导致通过率低，易发生堵塞现象；生产工艺复杂等问题。
6.3.类海绵清蜡球，如授权号公告为：cn201816586u的专利“一种清蜡球”，通过化学发泡硫化工艺制备得到的一种内部包含泡孔结构的清蜡球，其表观密度与原油的密度相当，自然收球率高，有效的降低了采油运行成本。但上述方案的技术缺点在于：1)很难实现对产品尺寸及表观密度进行精准控制：传统化学发泡法，硫化胶料填充体积小，发泡倍率大，很难实现气体的膨胀作用力与泡孔壁的包覆收缩作用力的有效控制；2)承压强度低：胶料在硫化发泡初期存在温度梯度差，使得表面的泡孔壁较薄，承压强度低，在对管线内壁的蜡碰撞剐蹭过程中，泡孔壁易破损；3)耐原油介质性能低：化学发泡法存在较大的开孔率，泡孔与泡孔之间易形成通道，产生毛细现象，增大了介质与胶料的接触面积，使得橡胶材料的耐介质性能降低。
7.综上所述，传统清蜡球主要存在如下问题：
8.1)自然收球率低，需进行辅助收球，增加运行维护成本；
9.2)核壳结构存在核壳附着力差﹑承压强度低；核壳同心度差(即产品径向密度不均
匀)，导致通过率低，易发生堵塞现象；
10.3)类海绵清蜡球，很难实现对产品尺寸及表观密度进行精准控制，承压强度低，耐原油介质性能低。


技术实现要素：

11.为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种类实心结构石油管线清蜡球的制备方法，即低密度填料与发泡剂并用的混炼胶料配方及类实心结构的清蜡球产品制备工艺。首先，可以实现产品表观密度及结构尺寸的精确控制，使清蜡球的表观密度略低于原油的密度，提高自然收球率。其次，产品具备优良的拉伸强度、承压强度、耐介质性能，为油井生产过程清蜡提供一种新的解决方案。最后，对表观密度及结构尺寸有特殊要求的橡胶产品的制备提供一种新参考思路。
12.为了实现上述目的，本发明采用技术方案为：
13.低密度填料与发泡剂并用的混炼胶料配方组成包括：丁腈橡胶100份、氧化锌5份、硬脂酸1份、n550炭黑30-45份、硫磺粉2-4份、促进剂cz 2-4份、低密度填料30-50份、物理发泡剂4-8份等。
14.优选的低密度填料包括：中空玻璃球、聚氨酯粉末填料的一种或几种等。
15.优选的发泡剂为物理发泡剂，其为核壳结构，外壳为热塑性酯类聚合物，内核为碳氢化合物。
16.制备工艺采取“定型-硫化”两步法工艺过程，包括如下工艺步骤：
17.1)第一步定型，在较小容积模具中，胶料填充满整个模具，完成定型。使半硫化产品具有一定的产品形状及较好外观质量。
18.2)第二步硫化，在于产品尺寸相同容积的模具中完成硫化，提高产品的硫化程度，获得力学性能及确定产品尺寸。
附图说明
19.图1为实施例的方法框图。
具体实施方式
20.实施例1
21.规格直径42mm的清蜡球产品
22.配方组成包括：丁腈橡胶100份、氧化锌5份、硬脂酸1份、n550炭黑40份、硫磺粉2份、促进剂cz 3份、低密度填料40份、物理发泡剂4份。
23.胶料性能见表1：表1.胶料力学性能
24.表1.胶料力学性能
[0025][0026]
制备工艺采取“定型-硫化”两步法工艺过程，包括如下工艺步骤：
[0027]
1)第一步定型，装胶量38克，模具模腔直径38mm，预定型硫化条件170℃*4'，使胶料填充满整个模具，预定型产品具有一定的产品形状及较好外观质量。
[0028]
2)第二步硫化，模具模腔直径42mm，全硫化发泡定型条件170℃*20'，提高产品的硫化程度及确定产品尺寸。
[0029]
产品尺寸为41.7-41.9mm，符合产品的尺寸要求41-43mm；产品的表观密度为0.85g/cm3，与原油采出液的密度0.85-1.00g/cm3相一致，符合设计技术要求。
[0030]
实施例2
[0031]
规格直径45mm的清蜡球产品
[0032]
配方组成包括：丁腈橡胶100份、氧化锌5份、硬脂酸1份、n550炭黑40份、硫磺粉2份、促进剂cz 3份、低密度填料40份、物理发泡剂5份。
[0033]
胶料性能见表1：表1.胶料力学性能
[0034]
制备工艺采取“定型-硫化”两步法工艺过程，包括如下工艺步骤：
[0035]
1)第一步定型，装胶量41克，模具模腔直径42mm，预定型硫化条件170℃*4'，使胶料填充满整个模具，预定型产品具有一定的产品形状及较好外观质量。
[0036]
2)第二步硫化，模具模腔直径45mm，全硫化发泡定型条件170℃*20'，提高产品的硫化程度及确定产品尺寸。
[0037]
产品尺寸为44.7-45.5mm，符合产品的尺寸要求44-46mm；产品的表观密度为0.86g/cm3，与原油采出液的密度0.85-1.00g/cm3相一致，符合设计技术要求。
[0038]
本发明一种类实心结构石油管线清蜡球的制备方法，其有益效果在于：首先，通过低密度填料与发泡剂并用的混炼胶料配方技术，初步降低混炼胶料的表观密度，增加混炼胶料的填充体积，减弱泡孔内部压强变化及分子链伸长对产品尺寸形变的影响，可以实现产品表观密度及结构尺寸的精确控制，使清蜡球的表观密度略低于原油的密度，提高自然收球率；其次，类实心结构的产品结构，使产品具备优良的拉伸强度、承压强度、耐原油介质性能，为油井生产过程清蜡及对表观密度及结构尺寸有特殊要求的橡胶产品的制备提供一种新参考思路。
[0039]
以上具体实施方式中实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，对本发明的具体实施方式进行修改或者同等替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者同等替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种类实心结构石油管线清蜡球的制备方法，其特征在于，类实心结构的清蜡球由低密度填料与发泡剂并用的混炼胶料制备而成。2.根据权利要求1所述的类实心结构石油管线清蜡球的制备方法，其特征在于，包括：将混炼胶料置于模具中，胶料填充满整个定型模具，第一步定型，得到待处理类实心结构的清蜡球；将所述待处理类实心结构的清蜡球置于硫化模具中进行第二步硫化，制得类实心结构的清蜡球。3.根据权利要求2所述的类实心结构石油管线清蜡球的制备方法，其特征在于，待处理类实心结构的清蜡球的外径与硫化模具的内腔尺寸相同。4.根据权利要求1所述的类实心结构石油管线清蜡球的制备方法，其特征在于，所述类实心结构的清蜡球外形为球形结构，半径大小与其应用的输油管道适配。5.根据权利要求1所述的类实心结构石油管线清蜡球的制备方法，其特征在于，所述类实心结构的清蜡球的内部具有微孔结构。6.根据权利要求1所述的类实心结构石油管线清蜡球的制备方法，其特征在于，所述低密度填料与发泡剂并用的混炼胶料的配方包括：丁腈橡胶100份、氧化锌5份、硬脂酸1份、n550炭黑30-45份、硫磺粉2-4份、促进剂cz2-4份、低密度填料30-50份、物理发泡剂4-8份。7.根据权利要求1所述的类实心结构石油管线清蜡球的制备方法，其特征在于，所述低密度填料为：中空玻璃球、聚氨酯粉末填料中的任一种或至少两种的组合。8.根据权利要求1所述的类实心结构石油管线清蜡球的制备方法，其特征在于，所述发泡剂为核壳结构，包括外壳和内核；所述外壳为热塑性酯类聚合物；所述内核为碳氢化合物。

技术总结
一种类实心结构石油管线清蜡球的制备方法，其创新处在于：通过低密度填料与发泡剂并用的混炼胶料配方及两步法工艺过程。首先，通过低密度填料与发泡剂并用的混炼胶料配方技术，初步降低混炼胶料的表观密度，增加了混炼胶料的填充体积，减弱泡孔内部压强变化及分子链伸长对产品尺寸形变的影响，可以实现产品表观密度及结构尺寸的精确控制，使清蜡球的表观密度略低于原油的密度，提高自然收球率；其次，类实心结构的产品结构，使产品具备优良的拉伸强度、承压强度、耐介质性能，为油井生产过程清蜡及对表观密度及结构尺寸有特殊要求的橡胶产品的制备提供一种新参考思路。产品的制备提供一种新参考思路。产品的制备提供一种新参考思路。


技术研发人员：李刚 刘守兴 邰烨 陈俊锋 薛刚
受保护的技术使用者：咸阳橡胶工业制品研究所有限公司
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/8/14