油套管螺纹密封脂

本发明涉及一种用于油套管螺纹密封脂,主要石油部门油套管螺纹接头润滑和密封。至少由3#二硫化钼锂基脂、46#机械油或抗磨液压油、325目高纯石墨粉、325目纯锌粉、200目以上的泡沫铜粉、325目填料级湿法云母粉、气相白炭黑、甲基硅油、兰703兰746防锈添加剂、失水山梨醇硬脂酸脂组成。优点:一是用前不需搅拌,膏体均匀,细腻,柔而不松,人工涂刷省力,膏体与钢接触,自身粘附性小于与钢体粘附性,故而涂抹性较好,用于油管厂进口喷涂机效果好;二是螺纹脂耐腐蚀性强,防锈能力好,特别在油管厂丝扣处使用,具有良好的防锈、防腐性能,满足油管室外露天存放不锈、不腐蚀的要求。

本发明涉及一种用于油套管螺纹密封脂，主要石油部门油套管螺纹接            头润滑和密封。            本发明的背景技术：目前，国内生产厂家普遍是按八十年代初标准            SY5199-87以及九十年代SY-5199-97标准为参考生产的油套管螺纹密封脂。            其标准公布的分含量公差为(质量分数)：其脂：36.00±1.65，无定形石墨            ：18.00±0.30，铅粉30.50±0.50，锌粉12.20±0.20，鳞状铜粉3.3±0.05。            另各厂家加入不同的添加剂，以提高产品的防锈，抗腐蚀等性能。随着使            用环境的不断变化，以及使用条件的更复杂要求，油井越打越深，地下介            质越来越复杂，气井的开发不断加大，套管国产化的速度加快，再加上国            家对环保事业的重视等众多因素，使得按原有的公开配方配比生产出的螺            纹密封脂已显露出众多不足之处，具体反映在以下几点：①原所使用的基            脂为钙基脂，锂基脂已不能够满足高温、高压、抗磨、抗腐蚀、抗氧化等            要求，国内润滑脂不断的发展进步，就要求螺纹脂也更应该朝此方向发展，            使用高技术、高科技含量的基础润滑脂做为螺纹脂的基本组成，从而从根            本上提高螺纹脂的使用范围；②原所加固体填料铅粉，由于其密度过大(            11.34克/厘米³)，同时在螺纹脂中的百分含量也很大，使得按原配方所生            产的螺纹密封脂，短时间放置后，成品便产生沉淀。标准要求必须在使用            前充分搅拌，正由于此原因，成品包装桶内上下密度不均匀。如果现埸使            用者没有充分搅拌便加以施用，就会造成涂抹不均匀，从而严重影响螺纹            丝扣的润滑与密封性能，如造成产生池漏通道，油套管上扣不能达到标准            扭矩上扣等，使得油井的重新修补率提高，浪费巨大的财力及人力(新疆            准东油田修一口3000米的井，需资金100万元左右)。其二，铅是有毒            物质，长时间的人体接触，人体血液大量吸入铅离子，对人的身体健康有            极大的损害。同时对保护油田生态环境有很大的破坏作用；其三铅的金属            柔软，粘性过大，在国内油套厂接箍丝扣上扣时，上扣扭矩过大，实践证            实：发生粘扣现象时有发生，从而破坏了管子的使用性能；其次铅的润滑            性能相对于二硫化钼又有一定的差别，国外已大量使用二硫化钼做为固体            润滑材料。③现有的油套管密封脂在实际的使用中，其防锈防腐能力不能            

满足油管厂的使用条件。油管厂所产管子一般是长达7、8个月在露天下            入置，原螺纹脂配比，从根本上达不到放置在如此条件下，螺纹丝扣仍保            持不被腐蚀、不生锈。④原配方螺纹密封脂，使用温度范围不高。普通基            脂钙基脂，锂基脂，由于其本身滴点≤85℃，适用工作温度要比滴点小            10到20度。正是由于原配方生产的螺纹密封脂的使用温度很低，因此            不能满足油田油井开发深度的加深要求。            本发明的设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种一是所生            产的油套管螺纹密封脂能够满足高温、高压、抗磨、抗腐蚀、抗氧化等要            求；二是所生产的螺纹密封脂，在长时间放置后，其成品不会产生沉淀，            使用前无需搅拌，就可方便施用，且能够涂抹均匀，保证螺纹丝扣的润滑            与密封性能；三是所生产油套管螺纹密封脂不含铅氟，避免了对人的身体            健康的损害，同时有利于保护油田生态环境，并且有效地解决了铅的金属            由于柔软，粘性过大，在国内油套厂接箍丝扣上扣时，上扣扭矩过大，发            生粘扣的难题，从而保证了管子的使用性能；四是在管子长时间露天存放            的条件下，保证螺纹丝扣不被腐蚀、不生锈；五是提高螺纹密封脂的使用            温度范围，使其能满足油田油井开发深度的加深要求。            本发明的设计方案：一是基础脂随使用条件的不断恶化，采用适合的            国内外最好的润滑脂为基脂，使其随国内外润滑脂技术的发展而不断进步；            二是固体润滑材料应选择比重轻、润滑性好、粘性适中、符合环保要求。            本发明中不再加入铅粉、石墨粉采用固定碳在80％以上的高纯度石墨，            纯铜粉改采用最新国内发明的泡沫性铜粉(比重轻)。同时降低锌粉与铜            粉的百分含量，从而使生产出的螺纹脂长时间放置均匀，稀柔配比恰当，            用前不需搅拌，涂刷省力，满足国内进口设备机械喷涂的需要；三是所加            防锈添加剂必须与所选用润滑脂中所加添加剂相熔合，不能发生排斥作用。            本发明所加兰703、兰746必须与兰州炼油厂产润滑脂配比使用；四            是螺纹脂中加入200目气相法白炭黑，从而增强螺纹密封脂触变性，提            高其稠性；五是加入大比例的甲基硅油、苯甲基硅油，从而提高螺纹密封            脂的耐温性，热稳定性和氧化稳定性。其组成配方及生产方法：1、一种            油套管螺纹密封脂，至少由35％～40％的3#二硫化钼锂基脂、24％～28            ％的46#机械油或抗磨液压油、20％～23％的325目高纯石墨粉、7％～9％            的325目纯锌粉、1.5％～2.5％的200目以上的泡沫铜粉、6.5％～7.5％的            325目填料级湿法云母粉、0.08％～0.10％的气相白炭黑、0.5％～1.0％            

甲基硅油、0.05％～1.0％的兰703兰746防锈添加剂、0.1％～0.15％失水            山梨醇硬脂酸脂组成。2、一种油套管螺纹密封脂，至少由35％～40％的            2#极压复合锂基脂、19％～23％的46#抗磨液压油、5.3％～6.2％二甲            基硅油、20％～23％的325目高纯石墨粉、7％～9％的325目纯锌粉、1.5            ％～2.5％的300目球状纯铜粉、6.5％～7.5％的325目填料级湿法云母粉、            0.08％～0.10％的气相白炭黑、0.05％～0.1％的兰703兰746防锈添加剂、            0.1％～0.15％失水山梨醇硬脂酸脂组成。3、一种油套管螺纹密封脂，            至少由10％～15％的2#极压复合锂基脂、40％～45％的液态聚酰亚胺树            脂、18％～20％的325目高纯石墨粉、8％～10％的325目纯锌粉、2％～4            ％的球状纯铜粉、6.5％～7.5％的325目填料级湿法云母粉、1％～2％的            气相白炭黑、0.5％～1.0％的甲基硅油、0.05％～0.1％的兰703兰746防            锈添加剂、0.1％～0.15％失水山梨醇硬脂酸脂组成。4、一种油套管螺            纹密封脂，至少由40％～45％的2#极压复合锂基脂、15％～20％的325目            高纯石墨粉、6％～8％的325目纯锌粉、3％～4％的200目以上的泡沫铜粉、            8％～10％的325二硫化钼粉、0.1％～0.5％的气相白炭黑、15％～20％            苯甲基硅油、0.05％～0.1％的兰703兰746防锈添加剂、0.1％～0.15％失            水山梨醇硬脂酸脂组成。5、一种油套管螺纹密封脂，至少由38％～42％            的3#通用锂基脂、23％～28％的46#机械油、23％～25％的325目高纯石            墨粉、325目填料级湿法云母粉10％～13％、0.1％～0.5％的气相白炭黑、            0.5％～1.0％甲基硅油、0.08％～0.15％的兰703兰746防锈添加剂、0.1            ％～0.15％失水山梨醇硬脂酸脂组成。6、一种油套管螺纹密封脂的制作            方法，如权利要求1～5所述的原料，首先在反应釜内加入机械油或硅油，            将兰703兰746防锈添加剂加热到55℃～65℃后点滴加入反应釜内，气            相白炭黑及1/3的石墨加入反应釜内，搅拌15～25分钟后加入余量石墨、锌            粉、铜粉云母粉(二硫化钼粉)等，然后搅拌25～35分钟，并且边搅            拌边加入基础脂，全部基础脂加完后搅拌40～80分钟即可。            本发明与背景技术相比，一是用前不需搅拌，膏体均匀，细腻，柔而            不松，人工涂刷省力，膏体与钢接触，自身粘附性小于与钢体粘附性，故            而涂抹性较好，用于油管厂进口喷涂机效果好；二是螺纹脂耐腐蚀性强，            防锈能力好，特别在油管厂丝扣处使用，具有良好的防锈、防腐性能，满            足油管室外露天存放不锈、不腐蚀的要求；三是由于基础脂的改变，从而            使得螺纹脂能够耐各种温度的变化，适合于不同井深的要求；四是由于固            体润滑材料的改变，包括用量的调整，使得螺纹脂具有良好的润滑性能，            

从而达到油套管螺纹密封性的高低必须首先满足油套管丝扣上扣扭矩要求            。丝扣是否完全上够，是螺纹密封的关键。在丝扣上紧的基础上，加入较            好的抗腐蚀、抗氧化、稳定性更高的基脂，固体填料，才能做到更好的密            封性能；四是与国外、国内同类产品相比，质量更进一步，而价格更具有            竟争优势，同时又能完全实现产品原料的国产化；五是由于不含铅、氟等            有毒物质，从而更符合环保的要求，维护人体健康，保护生态环境；六是            产品的多元化，能够适应不同环境下适应条件的要求，具有很好的针对性            ，专业化更强；七是弥补国产套管加工工艺的不足，加快国产化套管的进            程步伐。            实施例1：主要用于普通油套管螺纹密封脂。一种油套管螺纹密封脂，            至少由35％的3#二硫化钼锂基脂、24％的46#机械油或抗磨液压油、20            ％的325目高纯石墨粉、7％的325目纯锌粉、1.5％的200目以上的泡沫铜            粉、6.5％的325目填料级湿法云母粉、0.08％的气相白炭黑、0.5％甲基            硅油、0.05％的兰703兰746防锈添加剂、0.1％失水山梨醇硬脂酸脂组成。            实施例2：主要用于普通油套管螺纹密封脂。一种油套管螺纹密封脂，            至少由40％的3#二硫化钼锂基脂、28％的46#机械油或抗磨液压油、23            ％的325目高纯石墨粉、9％的325目纯锌粉、2.5％的200目以上的泡沫铜            粉、7.5％的325目填料级湿法云母粉、0.10％的气相白炭黑、1.0％甲基            硅油、0.1％的兰703兰746防锈添加剂、0.15％失水山梨醇硬脂酸脂组成。            实施例3：主要用于普通油套管螺纹密封脂。一种油套管螺纹密封脂，            至少由37.5％的3#二硫化钼锂基脂、26％的46#机械油或抗磨液压油、            21.5％的325目高纯石墨粉、8％的325目纯锌粉、2％的200目以上的泡沫            铜粉、7％的325目填料级湿法云母粉、0.09％的气相白炭黑、0.75％甲基            硅油、0.07％的兰703兰746防锈添加剂、0.13％失水山梨醇硬脂酸脂组成。            实施例4：主要用于普通油套管螺纹密封脂。一种油套管螺纹密封脂，            至少由35％的3#二硫化钼锂基脂、28％的46#机械油或抗磨液压油、23            ％的325目高纯石墨粉、7％的325目纯锌粉、2.5％的200目以上的泡沫铜            粉、6.5％的325目填料级湿法云母粉、0.08％的气相白炭黑、0.1％甲基            硅油、1.0％的兰703兰746防锈添加剂、0.1％失水山梨醇硬脂酸脂组成。            实施例5：用于高温油套管螺纹密封脂。一种油套管螺纹密封脂，至            少由35％的2#极压复合锂基脂、19％的46#抗磨液压油、5.3％二甲基硅            油、20％的325目高纯石墨粉、7％的325目纯锌粉、1.5％的300目球状纯            

铜粉、6.5％的325目填料级湿法云母粉、0.08％的气相白炭黑、0.05％的            兰703兰746防锈添加剂、0.1％失水山梨醇硬脂酸脂组成。            实施例6：用于高温油套管螺纹密封脂。一种油套管螺纹密封脂，至            少由40％的2#极压复合锂基脂、23％的46#抗磨液压油、6.2％二甲基硅            油、23％的325目高纯石墨粉、9％的325目纯锌粉、2.5％的300目球状纯            铜粉、7.5％的325目填料级湿法云母粉、0.10％的气相白炭黑、0.1％的            兰703兰746防锈添加剂、0.15％失水山梨醇硬脂酸脂组成。            实施例7：用于高温油套管螺纹密封脂。一种油套管螺纹密封脂，至            少由37.5％的2#极压复合锂基脂、21％的46#抗磨液压油、5.75％二甲            基硅油、21.5％的325目高纯石墨粉、8％的325目纯锌粉、2％的300目球            状纯铜粉、7.0％的325目填料级湿法云母粉、0.09％的气相白炭黑、0.08            ％的兰703兰746防锈添加剂、0.13％失水山梨醇硬脂酸脂组成。            实施例8：用于高温油套管螺纹密封脂。一种油套管螺纹密封脂，至            少由40％的2#极压复合锂基脂、19％的46#抗磨液压油、6.2％二甲基硅            油、23％的325目高纯石墨粉、7％的325目纯锌粉、1.5％的300目球状纯            铜粉、7.5％的325目填料级湿法云母粉、0.08％的气相白炭黑、0.1％的            兰703兰746防锈添加剂、0.15％失水山梨醇硬脂酸脂组成。            实施例9：用高温、高压螺纹密封脂。一种油套管螺纹密封脂，至少            由10％的2#极压复合锂基脂、40％的液态聚酰亚胺树脂、18％的325目高            纯石墨粉、8％的325目纯锌粉、2％的球状纯铜粉、6.5％的325目填料气            及湿法云母粉、1％的气相白炭黑、0.5％的甲基硅油、0.05％的兰703兰            746防锈添加剂、0.1％失水山梨醇硬脂酸脂组成。            实施例10：用高温、高压螺纹密封脂。一种油套管螺纹密封脂，至            少由15％的2#极压复合锂基脂、45％的液态聚酰亚胺树脂、20％的325目            高纯石墨粉、10％的325目纯锌粉、4％的球状纯铜粉、7.5％的325目填料            气及湿法云母粉、2％的气相白炭黑、1.0％的甲基硅油、0.1％的兰703兰            746防锈添加剂、0.15％失水山梨醇硬脂酸脂组成。            实施例11：用高温、高压螺纹密封脂。一种油套管螺纹密封脂，至            少由12.5％的2#极压复合锂基脂、42.5％的液态聚酰亚胺树脂、19％的            325目高纯石墨粉、9％的325目纯锌粉、3％的球状纯铜粉、7％的325目填            料气及湿法云母粉、1.5％的气相白炭黑、0.75％的甲基硅油、0.08％的            兰703兰746防锈添加剂、0.13％失水山梨醇硬脂酸脂组成。            实施例12：用高温、高压螺纹密封脂。一种油套管螺纹密封脂，至            

少由10％的2#极压复合锂基脂、45％的液态聚酰亚胺树脂、20％的325目            高纯石墨粉、8％的325目纯锌粉、2％的球状纯铜粉、7.5％的325目填料            气及湿法云母粉、1％的气相白炭黑、1.0％的甲基硅油、0.05％的兰703            兰746防锈添加剂、0.1％失水山梨醇硬脂酸脂组成。            实施例13：用于石油气井专用油管螺纹密封脂。一种油套管螺纹密            封脂，至少由40％的2#极压复合锂基脂、15％的325目高纯石墨粉、6％            的325目纯锌粉、3％的200目以上的泡沫铜粉、8％的325二硫化钼粉、0.1            ％的气相白炭黑、15％苯甲基硅油、0.05％的兰703兰746防锈添加剂、            0.1％失水山梨醇硬脂酸脂组成。            实施例14：用于石油气井专用油管螺纹密封脂。一种油套管螺纹密            封脂，至少由45％的2#极压复合锂基脂、20％的325目高纯石墨粉、8％            的325目纯锌粉、4％的200目以上的泡沫铜粉、10％的325二硫化钼粉、            0.5％的气相白炭黑、20％苯甲基硅油、0.1％的兰703兰746防锈添加剂、            0.15％失水山梨醇硬脂酸脂组成。            实施例15：用于石油气井专用油管螺纹密封脂。一种油套管螺纹密            封脂，至少由42.5％的2#极压复合锂基脂、18％的325目高纯石墨粉、7            ％的325目纯锌粉、3.5％的200目以上的泡沫铜粉、9％的325二硫化钼粉、            0.25％的气相白炭黑、18％苯甲基硅油、0.08％的兰703兰746防锈添加剂、            0.13％失水山梨醇硬脂酸脂组成。            实施例16：用于石油气井专用油管螺纹密封脂。一种油套管螺纹密            封脂，至少由45％的2#极压复合锂基脂、15％的325目高纯石墨粉、8％            的325目纯锌粉、3％的200目以上的泡沫铜粉、8％的325二硫化钼粉、0.1            ％的气相白炭黑、20％苯甲基硅油、0.1％的兰703兰746防锈添加剂、0.1            ％失水山梨醇硬脂酸脂组成。            实施例17：用于油套管储存螺纹脂。一种油套管螺纹密封脂，至少            由38％的3#通用锂基脂、23％的46#机械油、10％的325目填料级湿法云            母粉、23％的325目高纯石墨粉、0.1％的气相白炭黑、0.5％甲基硅油、            0.08％的兰703兰746防锈添加剂、0.1％失水山梨醇硬脂酸脂组成。            实施例18：用于油套管储存螺纹脂。一种油套管螺纹密封脂，至少            由42％的3#通用锂基脂、28％的46#机械油、13％的325目填料级湿法云            母粉、25％的325目高纯石墨粉、0.5％的气相白炭黑、1.0％甲基硅油、            0.15％的兰703兰746防锈添加剂、0.15％失水山梨醇硬脂酸脂组成。            实施例19：用于油套管储存螺纹脂。一种油套管螺纹密封脂，至少            由40％的3#通用锂基脂、25.5％的46#机械油、11.5％的325目填料级湿            法云母粉、24％的325目高纯石墨粉、0.3％的气相白炭黑、0.75％甲基硅            油、0.13％的兰703兰746防锈添加剂、0.13％失水山梨醇硬脂酸脂组成。            实施例20：用于油套管储存螺纹脂。一种油套管螺纹密封脂，至少            由42％的3#通用锂基脂、23％的46#机械油、10％的325目填料级湿法云            母粉、25％的325目高纯石墨粉、0.5％的气相白炭黑、0.5％甲基硅油、            0.08％的兰703兰746防锈添加剂、0.15％失水山梨醇硬脂酸脂组成。            实施例21：一种油套管螺纹密封脂的制作方法，如权利要求1～5所            述的原料，首先在反应釜内加入机械油或硅油，将兰703兰746防锈添加剂            加热到55℃后点滴加入反应釜内，气相白炭黑及1/3的石墨加入反应釜内，            搅拌15分钟后加入余量石墨、锌粉、铜粉云母粉(二硫化钼粉)等，然后            搅拌25分钟，并且边搅拌边加入基础脂，全部基础脂加完后搅拌40分            钟即可。            实施例22：一种油套管螺纹密封脂的制作方法，如权利要求1～5所            述的原料，首先在反应釜内加入机械油或硅油，将兰703兰746防锈添加剂            加热到65℃后点滴加入反应釜内，气相白炭黑及1/3的石墨加入反应釜内，            搅拌25分钟后加入余量石墨、锌粉、铜粉云母粉(二硫化钼粉)等，然后            搅拌35分钟，并且边搅拌边加入基础脂，全部基础脂加完后搅拌80分            钟即可。            实施例23：一种油套管螺纹密封脂的制作方法，如权利要求1～5所            述的原料，首先在反应釜内加入机械油或硅油，将兰703兰746防锈添加剂            加热到60℃后点滴加入反应釜内，气相白炭黑及1/3的石墨加入反应釜内，            搅拌20分钟后加入余量石墨、锌粉、铜粉云母粉(二硫化钼粉)等，然后            搅拌30分钟，并且边搅拌边加入基础脂，全部基础脂加完后搅拌60分            钟即可。            上述实施例中：3#二硫化钼锂基脂要达到GB/T7631.8，325目高纯            石墨粉中固定碳含量≥80％，325目纯锌粉中Zn含量≥98％，200目以上            的泡沫铜粉中Cu含量≥50％，300目球状铜粉Cu含量≥99％、325目填料            级湿法云母粉中SiO2在44.0～46.0％，Al2O3在33.0～38.0％，气相            白炭黑为200目，甲基硅油的粘度mm/s²在400～700之间。其油套管螺纹密            封脂的制作方法，首先在反应釜内加入机械油或硅油，将兰703兰704防锈            添加剂加热到55℃～65℃后点滴加入反应釜内，气相白炭黑及1/3的            

石墨加入反应釜内，搅拌15～25分钟后加入余量石墨、锌粉、铜粉云母粉            (二硫化钼粉)等，然后搅拌25～35分钟，并且边搅拌边加入基础脂，            全部基础脂加完后搅拌40～80分钟即可。            实施例中所加化合物的特征说明：1、二硫化钼性能：a.低磨擦特            性：MOS2层状结构，硫原子的相邻范德华力极小，而每组S-M-S            中，把原子拖住的力是相当强的共价键，故而有低磨擦性能。b.高承载            能力：压力增到2182MPa，金属表面不发生咬合或熔接现象。c.良            好的热稳定性：在349℃以下长期使用。d.强的化学安定性：对酸抗            腐蚀性极强，对油、对脂、醇的化学安定性极高。e.耐高真空性能：极            低温度下有效的润滑性能。2、聚酰亚胺：使用温度可达260℃，具有            优良的耐摩擦、磨损性能和尺寸稳定性。3、甲基硅油(粘度在400～            700mm/s²)，粘温特性较好；使用温度可达200℃，闪点在300℃以上，凝点            在-50℃以下，具有较好的热稳定性和氧化稳定性；少量加入做抗泡剂使            用；使用粘度mm/s²(25℃)许在400～700间。4、甲基苯甲苯硅油：a.具            有二甲基硅油的一般性能(如耐热耐寒，电绝缘性，不然性，稳定性，润            滑，无毒无味及惰性)。b.具有更好的润滑性，较好的氧化稳定性及耐            磨辐射性。c.使用低苯基(590摩尔苯基)含量的硅油凝固点可低达-70℃            。在苯基和高苯基的硅油，热稳定更高，在无空气情况下，可在250℃下            几千小时物性无变化。5、基脂的滴点高低直接影响所生产的螺纹密封脂            的耐温性能，下列各种脂的滴点：钙基润滑脂(GB492-89)滴点℃            80～90；通用锂基润滑脂(GB7323-94)，滴点℃175～            180；极压复合锂基润滑脂(GB/T3498)，滴点℃≥260；            二硫化钼锂基脂(GB/T7631.8)，滴点℃175～180；一            般说来，对于皂基脂，其使用温度比滴点低20～30℃，滴点越高，其            耐热性越好。矿物润滑的最高使用温度为120～150℃，酯类合成油            的最高使用温度为200～250℃，硅油为200～250℃。6、填            料级湿法云母粉：具有良好的抗酸、碱、耐压、隔热、绝缘等性能，以固            体粉末填加到润滑脂内，因含有大量的SiO2成份(44.00％～46.90％)A            12O390(33.0％～38.00％)。加入此填料具有优良的触变性，稳定性，防            粘扣性以及密封性，使产品分布均匀，具有良好的不流畅性。7、高纯度            石墨粉：固定碳含量在80.00以上，灰分在12.00左右，水份在1.5左右，            具有较好的稳定性，防腐性，以及较好的润滑性。