新型納米涂料作為注水井分注管柱內(nèi)防涂料應(yīng)用研究

紀(jì)艷娟，鄒俊松，許志剛，張 峰

（1.中國石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇揚(yáng)州 225009；2.中國石化江蘇油田分公司試采一廠，江蘇江都 225265）

江蘇油田開發(fā)已進(jìn)入高含水開發(fā)階段，有32 個(gè)油田投入注水開發(fā)，共有注水井795 口，其中分層注水井356 口，占注水井總數(shù)的44.8 %。由于長期注污水，井況不斷變差，注水管柱的腐蝕狀況日趨嚴(yán)重，對油田生產(chǎn)造成不利影響，注水管柱的腐蝕防護(hù)已成為急需解決的問題。

江蘇油田分注井普遍采用內(nèi)涂層油管來進(jìn)行防腐，涂層是環(huán)氧樹脂類，長期受水力沖刷的影響，涂層硬度不夠，尤其在油管接頭處易脫落；采取納米增注措施時(shí)，涂層脫落嚴(yán)重，易堵塞水嘴。

隨著科技的發(fā)展，一批新型的內(nèi)防腐涂料面世，選用其中的新型納米涂料來進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，評價(jià)其是否可以用于油井分注管柱的內(nèi)防腐。

1 新型涂料簡介

納米涂料厚度為1 μm～10 μm，環(huán)氧類樹脂粉末涂料的涂膜厚度為50 μm～60 μm，納米涂料明顯薄于傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂類涂料。傳統(tǒng)涂料的主要成分為高分子樹脂，而納米防腐涂料的成分為納米氧化物溶膠。因此，與傳統(tǒng)防腐涂料相比，具有優(yōu)異的防腐性能、滿足對尺寸精度的要求、高硬度、高透明、耐溶劑。應(yīng)用納米防腐涂料，金屬表面處理工藝非常簡單，從而降低了生產(chǎn)成本，大大提高了工效；應(yīng)用納米防腐涂料，無廢水、廢氣、廢渣排放，生產(chǎn)工藝為綠色清潔工藝，產(chǎn)品也是綠色的。

2 實(shí)驗(yàn)研究

2.1 涂層工藝

新型納米料的涂層工藝：基材→脫脂→水洗→風(fēng)切（烘干）→涂裝涂層（浸泡/涂刷）→烘烤/常溫固化→成品，但時(shí)間要延長。這套涂層工藝簡單，而傳統(tǒng)的涂層工藝步驟繁瑣，工藝有16 步之多。

2.2 樣品預(yù)處理

新型納米涂料是A 組分和B 組分，均為液體狀態(tài)，按照不同的比例混合攪拌均勻即可使用。選用與油管材料N80 鋼材制成的掛片，按照上述涂層工藝進(jìn)行，成品可進(jìn)行以下性能測試。新型納米涂料共有5 個(gè)樣品，記為1#、2#、3#、4#、5#。

2.3 防腐性能測定

根據(jù)GB/T《水處理劑緩蝕性能的測定旋轉(zhuǎn)掛片法》進(jìn)行，目標(biāo)為＜0.076 mm/a，污水取自江蘇油田腐蝕較嚴(yán)重的HS 污水處理站。

2.4 防垢性能測試

配置模擬水，取6 個(gè)250 mL 磨口瓶，分別加入100 mL 蒸餾水，50 mL 陽離子水，搖勻后，再加入50 mL陰離子水，搖勻，將空白掛片、表面分別涂有5 種涂料的掛片一一放入瓶中，將6 個(gè)瓶子放入110 ℃烘箱中，觀察掛片表面結(jié)垢情況。

2.5 涂層潤濕性測定

采用OCA 光學(xué)接觸角測量儀進(jìn)行涂層表面測定，以蒸餾水為介質(zhì)，涂層表面潤濕角越小，潤濕性越好。

2.6 硬度測試

涂料硬度測定采用GB/T 6739-1996《涂膜硬度鉛筆測定法》，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了試驗(yàn)機(jī)法和手動法兩種方法，采用其中的手動法。

2.7 涂層表面情況

掃描電鏡（SEM）分析和AMF 分析。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 防腐性能

由表1 可以看出，有涂層的腐蝕率均小于0.076 mm/a，選用其中防腐效果較好的進(jìn)行耐酸堿試驗(yàn)。

表1 原水條件下涂料的防腐性能測試

表2 酸堿條件下的涂料防腐性能測試

由表2 可以看出，三種涂料在原水中均有較好的防腐效果，在酸堿中防腐效果變差，相比較而言，4#是三種涂料中較好的一種，但腐蝕率也是超過0.076 mm/a，說明防腐涂料不適應(yīng)在酸化作業(yè)時(shí)使用。

3.2 防垢性能

2 天后，表面沒有涂層的掛片表面有垢晶析出，有涂層的表面沒有垢晶，說明涂料具有防垢效果（見圖1）。

圖1 防垢試驗(yàn)圖片

表3 涂層表面潤濕角

3.3 潤濕性能

表3 顯示，涂層后，表面潤濕角變大，由弱親水轉(zhuǎn)為弱疏水，降低水的流動阻力。

3.4 硬度測試

新型納米涂料的硬度較高，均大于環(huán)氧樹脂涂層的硬度（2H）。

表4 涂料硬度測試

3.5 涂層表面

圖2 SEM 照片

由圖2 可見，在40 μm 鏡頭下，納米涂層表面依然是很光滑。

4 結(jié)論

（1）與油田現(xiàn)用的環(huán)氧樹脂類涂料相比，新型納米涂料具有厚度薄、耐高溫、硬度較高的特點(diǎn)。

（2）新型納米材料為水溶性的，可以通過浸泡即可完成表面處理，在分注工具防腐方面具有內(nèi)襯工程塑料等其他防腐方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。

（3）新型納米涂料可以用于注水井分注管柱，尤其是分注工具的防腐。

［1］ 國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6739-1996［S］. 涂膜硬度鉛筆測定法，1996.

［2］ 國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18175-2000［S］.水處理劑緩蝕性能的測定旋轉(zhuǎn)掛片法，2000.