[发明专利]一种可控膨胀油田专用耐火胶管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料及其制备技术领域，涉及一种具备可控膨胀阻燃性能和高效热防护性能的复合结构橡胶油管。具体地说，是指一种可控膨胀油田专用耐火胶管及其制备方法。

背景技术

油田井控作业中有热源或热辐射源的高温环境下使用的液压橡胶油管，具有优良的耐油、耐压、耐曲绕、耐疲劳等优点，但是由于橡胶的耐热温度低于200℃，在高温环境(600～1200℃)中使用时，容易老化分解，导致油管破裂和液压系统的失效，需要经常更换油管，使用寿命一般在1～2天。这不但提高了液压系统的运行维护成本，降低了生产效率，而且增加了火灾、产品污染等安全和生产方面的隐患。

因此，需要改进橡胶管的阻燃、耐热性能，现有应用技术主要有：(1)高压钢丝缠绕胶管为基体，外皮包覆耐火涂料层、钢丝编织层和阻燃层；(2)在原有橡胶管的外表面套上玻璃纤维复合的硅橡胶层；(3)以高压缠绕胶管为基础，外层胶采用耐火橡胶，外加隔热层和不锈钢编织网。以上方法可在一定程度上提高油管的使用寿命，但是耐火效果难以满足苛刻环境的需要和长期使用的要求主要原因有：(1)外加阻燃层的橡胶油管，阻燃层具有耐火作用，但是热导率较高，隔热效果不佳，热量通过表层传到橡胶内管，致使橡胶内管失效；(2)在胶管外加耐火套管，以硅橡胶耐火套管为例，套管厚度一定且不可膨胀，耐火作用明显，隔热效果有限；(3)上述第三种方案，既可以耐火又可以隔热，但是耐火橡胶价格高，导致成本增加；(4)耐火胶管的管体中阻燃隔热层失效后需更换整根橡胶管，不但影响生产，而且增加了设备的维护成本。

所以，针对以上几个问题，从传热学原理出发，设计并制备具有高效热防护、可控膨胀阻燃性能的低成本复合结构是提高液压油管耐高温环境使用寿命的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种具备高效率、低成本、工艺简单、可批量生产的具备高效热防护、可控膨胀性能的复合结构油田专用耐火橡胶油管，所述的橡胶油管简称胶管。

本发明提供一种具备高效热防护结构的可控膨胀油田专用耐火胶管及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

第一步，橡胶内管的制备；所述橡胶内管用来传输石油等油类物质。

第二步，在橡胶内管外制备膨胀隔热层；所述的膨胀隔热层通过挤出方式包覆于橡胶内管的外表面，在高温环境中，膨胀隔热层由致密结构膨胀为内部多孔的疏松泡沫结构，一般温度高于200℃开始膨胀，发挥优良的隔热作用。

第三步，在膨胀隔热层外缠绕或包覆网格增强层；所述的网格增强层为一层纤维网格布，对膨胀隔热层进行增强。

第四步，在网格增强层外制备阻燃防护层，得到可控膨胀油田专用耐火胶管。

所述阻燃防护层为玻璃纤维布、玻璃纤维毡、玄武岩纤维布、玄武岩纤维毡中的一种或几种浸润阻燃酚醛树脂的复合结构，粘附于网格增强层表面，主要作用是抵抗高温热流的冲蚀，保护内部膨胀隔热层和网格增强层的结构完整。

所述可控膨胀油田专用耐火胶管总厚度5.5mm～25.0mm，橡胶内管外表面依次制备膨胀隔热层、网格增强层和阻燃防护层，其中橡胶内管内径4.0mm～100.0mm，壁厚4.0mm～15.00mm；所述膨胀隔热层厚度0.5mm～5mm，网格增强层厚度0.5～1.0mm，阻燃防护层厚度为0.5～5.0mm。

本发明的优点在于：

(1)本发明在膨胀隔热层中引入膨胀材料体系，处于低温时隔热不膨胀，处于高温(200℃以上)时膨胀并隔热，具有优良的可控膨胀性能和隔热性能。

(2)本发明在网格增强层中，采用玻璃纤维网格布或玄武岩纤维网格布增强，防止因胶管弯折而导致的膨胀隔热层破碎脱落，而且网格增强层的存在不影响膨胀隔热层的膨胀。

(3)本发明在阻燃防护层中，采用以阻燃酚醛树脂为基体，以玻璃纤维布、玻璃纤维毡、玄武岩纤维布、玄武岩纤维毡为增强体的阻燃防护复合结构。高温环境中可有效实现对强热气流和热辐射的阻挡，有效保护膨胀隔热层。

(4)本发明在阻燃防护层中，采用以阻燃酚醛树脂为基体，以直立锯齿形和平卧锯齿形折叠玻璃纤维布或玄武岩纤维布为增强体的阻燃防护复合结构。将折叠片浸酚醛树脂固化而折叠脚部位不浸酚醛树脂，有两大优点：1)酚醛树脂与纤维布在体系中发挥了协同阻燃防护作用，可有效实现对强热气流和热辐射的阻挡；2)折叠纤维布通过伸展扩大内部空间，为内部膨胀隔热层受热膨胀提供膨胀空间。

(5)本发明可以批量制备具备可控膨胀性能的油田专用耐火胶管。