用于封隔器卡瓦的復(fù)合材料板的制造方法和復(fù)合材料板的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及用于封隔器卡瓦的復(fù)合材料板及其制造方法。制造方法包括以下步驟，步驟一：使用丙酮溶解雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、酸酐類(lèi)固化劑制備預(yù)浸混合液；步驟二：使用所制備的預(yù)浸混合液浸漬玻璃纖維布，得到預(yù)浸料；步驟三：將多個(gè)所制備的預(yù)浸料以層疊方式進(jìn)行鋪設(shè)；步驟四：將步驟三中鋪設(shè)的預(yù)浸料進(jìn)行熱壓固化，得到用于所述封隔器的復(fù)合材料板。通過(guò)本發(fā)明的方法制造的復(fù)合材料板適合于機(jī)加工制造封隔器卡瓦，并且易于鉆除，碎屑也易于返排出井口。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于封隔器卡瓦的復(fù)合材料板的制造方法和復(fù)合材料板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于封隔器卡瓦的復(fù)合材料板的制造方法。本發(fā)明還涉及一種復(fù) 合材料板，特別是根據(jù)該方法制造的用于封隔器卡瓦的復(fù)合材料板。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著非常規(guī)油氣藏及高溫高壓油氣藏開(kāi)采程度的加大，通常需要超深井和大型壓 裂井才能順利開(kāi)采。在油井中，卡瓦是封隔器在工作時(shí)的主要受力部件，因此對(duì)卡瓦的抗壓 強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度的要求很高。而在超深井和大型壓裂井中，井下壓力和溫度與常規(guī)油井下 壓力和溫度有著顯著地差異，因此對(duì)用于這種類(lèi)型油井中的完井封隔器的耐高溫高壓性、 易操作性、易鉆銑性的要求也越來(lái)越高。為了達(dá)到這些要求，通常使用的材料是鑄鐵、黃銅 等材料。雖然與其他金屬材料相比，這些材料的承壓能力和耐溫性能較好，但是這些材料的 強(qiáng)度和密度仍然較高，造成鉆除時(shí)間仍然較長(zhǎng)，且鉆屑不易洗出，無(wú)法滿(mǎn)足目前完井施工要 求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種用于封隔器卡瓦的復(fù)合材料板的制造方法。本 發(fā)明還涉及使用這種方法制造的用于封隔器的復(fù)合材料板，這種復(fù)合材料板機(jī)械加工性能 較好而適于制造封隔器卡瓦，而且易于鉆和返排鉆屑。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種用于封隔器卡瓦的復(fù)合材料板的制造方法， 包括以下步驟，
[0005] 步驟一：使用丙酮溶解雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、酸酐類(lèi)固化劑制備預(yù)浸混合液；
[0006] 步驟二：使用所制備的預(yù)浸混合液浸漬玻璃纖維布，得到預(yù)浸料；
[0007] 步驟三：將多個(gè)所制備的預(yù)浸料以層疊方式進(jìn)行鋪設(shè)；
[0008] 步驟四：將步驟三中鋪設(shè)的預(yù)浸料進(jìn)行熱壓固化，得到用于封隔器卡瓦的復(fù)合材 料板。
[0009] 在本發(fā)明的方法中，能夠制備使用玻璃纖維布增強(qiáng)的復(fù)合材料板。這種復(fù)合材料 板具有適當(dāng)?shù)牟⑶业陀诮饘俨牧系膹?qiáng)度，而且密度遠(yuǎn)小于金屬材料，滿(mǎn)足了現(xiàn)代油田開(kāi)發(fā) 的要求。
[0010] 在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟一中，酸酐類(lèi)固化劑、雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和丙酮的質(zhì)量比 為0.7?0.9 : 1 : 0.1?0.3。通過(guò)這種比例，可使得預(yù)浸混合液具有適當(dāng)?shù)恼扯?，從?保證在后續(xù)浸漬步驟中和熱壓固化步驟中可將預(yù)浸混合液和玻璃纖維布的重量比保持在 理想的范圍內(nèi)，保證復(fù)合材料板的強(qiáng)度。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在熱壓固化前，預(yù)浸料中 預(yù)浸混合液的重量含量在28%_35%之間，玻璃纖維布的重量含量在65%_75%之間。
[0011] 在一個(gè)實(shí)施例中，酸酐類(lèi)固化劑為甲基內(nèi)次甲基四氫鄰苯二甲酸酐。這種固化劑 的使用溫度為90°C?180°C，適合于在熱壓固化期間會(huì)與雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)， 形成網(wǎng)狀立體聚合物，把復(fù)合材料骨材包絡(luò)在網(wǎng)狀體之中，促成固化反應(yīng)。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟一中，在預(yù)浸混合液中還添加了增韌劑。增韌劑能夠進(jìn)一 步提高所制備的復(fù)合材料板的強(qiáng)度，從而提高復(fù)合材料板的使用范圍。在一個(gè)實(shí)施例中，增 韌劑選自聚醚醚酮粉體、聚碳酸酯粉體、聚苯硫醚粉體中的一種或多種。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施 例中，增韌劑選擇為聚醚醚酮粉體。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，增韌劑與雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的 質(zhì)量比為0. 05?0. 15。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟三中，預(yù)浸料以彼此交叉的方式進(jìn)行鋪設(shè)。交叉鋪設(shè)預(yù)浸 料，使得最終復(fù)合材料板在各個(gè)方向上的強(qiáng)度大體上相同，不會(huì)存在弱點(diǎn)，從而從整體上提 高了復(fù)合材料板的強(qiáng)度。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，預(yù)浸料以彼此成90°角交叉的方式進(jìn)行 鋪設(shè)。
[0014] 在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟四中，熱壓固化的溫度在150-180°C之間，固化時(shí)間在 1. 5-2. 5小時(shí)之間，固化壓力在15kg/cm2-20kg/cm2之間。在這種熱壓固化條件下，預(yù)浸混 合液中的各種成分能夠充分反應(yīng)，并且多層鋪設(shè)的預(yù)浸料也不會(huì)發(fā)生不均勻固化的現(xiàn)象， 所制備的復(fù)合材料均勻致密。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出一種使用上文所述的方法制備的用于封隔器卡瓦的 復(fù)合材料板，其中復(fù)合材料板中雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的重量含量為25%-34%，玻璃纖維布的重 量含量為66%-75%。在25°C的條件下，這種復(fù)合材料板的抗壓強(qiáng)度達(dá)到411MPa，剪切強(qiáng)度達(dá) 到76. IMPa，完全滿(mǎn)足井下封隔器卡瓦的使用要求。此外，這種復(fù)合材料板的密度在1. 9g/ cm3-2. lg/cm3之間，密度較小，使得卡瓦磨碎后其碎屑易于返洗出井口。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)本發(fā)明的方法制備了一種適用于封隔 器卡瓦的復(fù)合材料板，這種復(fù)合材料板具有適當(dāng)?shù)牟⑶业陀诮饘俨牧系膹?qiáng)度，而且密度遠(yuǎn) 小于金屬材料。在本發(fā)明的制備方法中，預(yù)浸混合液的成分可將預(yù)浸混合液和玻璃纖維布 的重量比保持在理想的范圍內(nèi)，而熱壓固化條件能夠使預(yù)浸混合液中的各種成分能夠充分 反應(yīng)，并且多層鋪設(shè)的預(yù)浸料也不會(huì)發(fā)生不均勻固化的現(xiàn)象，所制備的復(fù)合材料均勻致密。 交叉鋪設(shè)預(yù)浸料使得復(fù)合材料板在各個(gè)方向上的強(qiáng)度大體上相同，不會(huì)存在弱點(diǎn)，從而從 整體上提高了復(fù)合材料板的強(qiáng)度。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 通過(guò)參考以下實(shí)施例，可進(jìn)一步理解如何實(shí)現(xiàn)和使用本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但不應(yīng)理 解本發(fā)明僅限于以下內(nèi)容。
[0018] 實(shí)施例1 :
[0019] 將甲基內(nèi)次甲基四氫鄰苯二甲酸酐（即甲基納迪克酸酐)、雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和丙 酮以質(zhì)量比為0.9 : 1 : 0.1配置預(yù)浸混合液，并且向預(yù)浸混合液中加入增韌劑聚醚醚酮 粉體，其中聚醚醚酮粉體與雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的質(zhì)量比為0. 1。將玻璃纖維布在預(yù)浸混合 液中浸漬，得到含有31. 7%重量的預(yù)浸混合液和68. 3%重量的玻璃纖維布的預(yù)浸料。接著， 將100層預(yù)浸料以彼此成90°角交叉的方式層疊方式鋪設(shè)在一起，然后在150°C的溫度和 15kg/cm 2的壓力下固化1. 5小時(shí)，得到復(fù)合材料板試樣1。然后對(duì)復(fù)合材料板試樣1進(jìn)行 分析和測(cè)試，如表1。
[0020] 實(shí)施例2 :
[0021] 將甲基內(nèi)次甲基四氫鄰苯二甲酸酐、雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和丙酮以質(zhì)量比為 0.9 : 1 : 0.2配置預(yù)浸混合液，并且向預(yù)浸混合液中加入增韌劑聚碳酸酯粉體，其中聚碳 酸酯粉體與雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的質(zhì)量比為0. 1。將玻璃纖維布在預(yù)浸混合液中浸漬，得到含 有29. 1%重量的預(yù)浸混合液和70. 9%重量的玻璃纖維布的預(yù)浸料。接著，將100層預(yù)浸料 以彼此成80°角交叉的方式層疊方式鋪設(shè)在一起，然后在165°C的溫度和17. 5kg/cm2的壓 力下固化2小時(shí)，得到復(fù)合材料板試樣2。然后對(duì)復(fù)合材料板試樣2進(jìn)行分析和測(cè)試，如表 1〇
[0022] 實(shí)施例3 :
[0023] 將甲基內(nèi)次甲基四氫鄰苯二甲酸酐、雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和丙酮以質(zhì)量比為 0.9 : 1 : 0.3配置預(yù)浸混合液，并且向預(yù)浸混合液中加入增韌劑聚苯硫醚粉體，其中聚苯 硫醚粉體與雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的質(zhì)量比為0. 1。將玻璃纖維布在預(yù)浸混合液中浸漬，得到含 有28. 3%重量的預(yù)浸混合液和74. 7%重量的玻璃纖維布的預(yù)浸料。接著，將100層預(yù)浸料 以彼此成90°角交叉的方式層疊方式鋪設(shè)在一起，然后在180°C的溫度和20kg/cm 2的壓力 下固化2. 5小時(shí)，得到復(fù)合材料板試樣3。然后對(duì)復(fù)合材料板試樣3進(jìn)行分析和測(cè)試，如表 1〇
[0024] 實(shí)施例4 :
[0025] 將甲基內(nèi)次甲基四氫鄰苯二甲酸酐、雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和丙酮以質(zhì)量比為 0.8 : 1 : 0.1配置預(yù)浸混合液，并且向預(yù)浸混合液中加入增韌劑聚醚醚酮粉體，其中聚醚 醚酮粉體與雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的質(zhì)量比為0. 05。將玻璃纖維布在預(yù)浸混合液中浸漬，得到 含有29. 9%重量的預(yù)浸混合液和70. 1%重量的玻璃纖維布的預(yù)浸料。接著，將100層預(yù)浸 料以彼此成80°角交叉的方式層疊方式鋪設(shè)在一起，然后在165°C的溫度和17. 5kg/cm2的 壓力下固化2小時(shí)，得到復(fù)合材料板試樣4。然后對(duì)復(fù)合材料板試樣4進(jìn)行分析和測(cè)試，如 表1。
[0026] 實(shí)施例5 :
[0027] 將甲基內(nèi)次甲基四氫鄰苯二甲酸酐、雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和丙酮以質(zhì)量比為 0.8 : 1 : 0.2配置預(yù)浸混合液，并且向預(yù)浸混合液中加入增韌劑聚醚醚酮粉體，其中聚醚 醚酮粉體與雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的質(zhì)量比為0. 1。將玻璃纖維布在預(yù)浸混合液中浸漬，得到含 有28. 6%重量的預(yù)浸混合液和71. 4%重量的玻璃纖維布的預(yù)浸料。接著，將100層預(yù)浸料 以彼此成70°角交叉的方式層疊方式鋪設(shè)在一起，然后在180°C的溫度和20. Okg/cm2的壓 力下固化2小時(shí)，得到復(fù)合材料板試樣5。然后對(duì)復(fù)合材料板試樣5進(jìn)行分析和測(cè)試，如表 1〇
[0028] 實(shí)施例6 :
[0029] 將甲基內(nèi)次甲基四氫鄰苯二甲酸酐、雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和丙酮以質(zhì)量比為 0.8 : 1 : 0.1配置預(yù)浸混合液，并且向預(yù)浸混合液中加入增韌劑聚醚醚酮粉體，其中聚醚 醚酮粉體與雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的質(zhì)量比為0. 15。將玻璃纖維布在預(yù)浸混合液中浸漬，得到 含有34. 3%重量的預(yù)浸混合液和65. 7%重量的玻璃纖維布的預(yù)浸料。接著，將100層預(yù)浸 料以彼此成90°角交叉的方式層疊方式鋪設(shè)在一起，然后在150°C的溫度和15kg/cm 2的壓 力下固化2小時(shí)，得到復(fù)合材料板試樣6。然后對(duì)復(fù)合材料板試樣6進(jìn)行分析和測(cè)試，如表 1〇
[0030] 實(shí)施例7 :
[0031] 將甲基內(nèi)次甲基四氫鄰苯二甲酸酐、雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和丙酮以質(zhì)量比為 0.7 : 1 : 0.2配置預(yù)浸混合液，并且向預(yù)浸混合液中加入增韌劑聚醚醚酮粉體，其中聚醚 醚酮粉體與雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的質(zhì)量比為0. 05。將玻璃纖維布在預(yù)浸混合液中浸漬，得到 含有32. 1%重量的預(yù)浸混合液和67. 9%重量的玻璃纖維布的預(yù)浸料。接著，將100層預(yù)浸 料以彼此成90°角交叉的方式層疊方式鋪設(shè)在一起，然后在180°C的溫度和20kg/cm 2的壓 力下固化2. 5小時(shí)，得到復(fù)合材料板試樣7。然后對(duì)復(fù)合材料板試樣7進(jìn)行分析和測(cè)試，如 表1。
[0032] 實(shí)施例8 :
[0033] 將甲基內(nèi)次甲基四氫鄰苯二甲酸酐、雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和丙酮以質(zhì)量比為 0.9 : 1 : 0.3配置預(yù)浸混合液，并且向預(yù)浸混合液中加入增韌劑聚醚醚酮粉體，其中聚醚 醚酮粉體與雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的質(zhì)量比為0. 1。將玻璃纖維布在預(yù)浸混合液中浸漬，得到含 有28. 9%重量的預(yù)浸混合液和71. 1%重量的玻璃纖維布的預(yù)浸料。接著，將100層預(yù)浸料 以彼此成90°角交叉的方式層疊方式鋪設(shè)在一起，然后在165°C的溫度和17. 5kg/cm2的壓 力下固化2. 5小時(shí)，得到復(fù)合材料板試樣8。然后對(duì)復(fù)合材料板試樣8進(jìn)行分析和測(cè)試，如 表1。
[0034] 表 1
[0035]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于封隔器卡瓦的復(fù)合材料板的制造方法，包括以下步驟， 步驟一：使用丙酮溶解雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、酸酐類(lèi)固化劑制備預(yù)浸混合液； 步驟二：使用所制備的預(yù)浸混合液浸漬玻璃纖維布，得到預(yù)浸料； 步驟三：將多個(gè)所制備的預(yù)浸料以層疊方式進(jìn)行鋪設(shè)； 步驟四：將步驟三中鋪設(shè)的預(yù)浸料進(jìn)行熱壓固化，得到用于所述封隔器卡瓦的復(fù)合材 料板。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟一中，酸酐類(lèi)固化劑、雙酚A型 環(huán)氧樹(shù)脂和丙酮的質(zhì)量比為0.7?0.9 : 1 : 0.1?0.3。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步驟一中，在所述預(yù)浸混合液 中還添加了增韌劑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述增韌劑選自聚醚醚酮粉體、聚碳酸酯 粉體、聚苯硫醚粉體中的一種或多種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述增韌劑選擇為聚醚醚酮粉體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3到5中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述增韌劑與所述雙酚A 型環(huán)氧樹(shù)脂的質(zhì)量比為0. 05?0. 15。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述酸酐類(lèi)固化劑為甲基內(nèi) 次甲基四氫鄰苯二甲酸酐。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述步驟三中，所述預(yù)浸料 以彼此交叉的方式進(jìn)行鋪設(shè)。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在熱壓固化前，所述預(yù)浸料中 預(yù)浸混合液的重量含量在28-35%之間，玻璃纖維布的重量含量在65-75%之間。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述步驟四中，熱壓固化 的溫度在150_180°C之間，固化時(shí)間在1. 5-2. 5小時(shí)之間，固化壓力在15kg/cm2-20kg/cm2之 間。
11. 一種使用根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法制備的用于封隔器卡瓦的復(fù)合材 料板，其特征在于，所述復(fù)合材料板中雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的重量含量為25%-34%，玻璃纖維 布的重量含量為66%-75%。
【文檔編號(hào)】C08K7/14GK104098873SQ201310129382
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月15日
【發(fā)明者】段友智, 何祖清, 張同義, 連經(jīng)社, 彭漢修, 岳慧, 侯倩 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院