一种石油钻井用的振动筛网的制作方法

1.本发明属于石油钻井技术领域，具体地，涉及一种石油钻井用的振动筛网。


背景技术：

2.现场现状：在石油钻井中，钻井液承担着携带钻头破碎的岩屑经环空上返至地面、清洗冷却钻头、稳定井壁、保护油气层等诸多作用，优质钻井液不但可以加快钻井速度，还可以减少油气层的污染，保证成井的油气产量。因此，多年来，人们对钻井液的性能给予了足够的重视。衡量钻井液的性能优劣有多项指标，其中重要的一项是固相含量的高低，因而无固相、低固相钻井液得到了广泛的应用。为了清除钻井液中的有害固体颗粒，地面上配备了三级净化装置；在三级净化装置中，最主要的是第一级净化，也就是振动筛清除固相颗粒，一级净化搞好了，基本可以清除90%以上的固相颗粒，这样后面的除砂器、除泥器基本上可以少用或不用。
3.跑浆的主要原因：振动筛清除固相颗粒的大小，要看振动筛网的孔眼大小，也就是筛布的目数。井浅时，产屑量大，筛布网眼大，不易糊筛孔，随钻井深度的增加，钻屑越来越细，这就需要筛网网孔越来越小，也就是筛网目数越来越高，目前有的井已经用到了240目的筛网，但随之而来产生了另外一个问题，因为许多井存在大量的泥岩或者其它岩层夹杂有大量的泥岩，这些泥岩经钻井液浸泡后产生水化膨胀，形成粘稠状胶体；而且，钻井液并非水一样的牛顿流体，为了顺利携带井底的钻屑，配制的钻井液成具有较高的粘度的一种假塑性流体；加之目前广泛使用的油基钻井液，不锈钢材质的筛网具有亲油亲水特性，使得钻井液易于粘附于筛网表面。综合多种因素导致钻井液不能顺利地通过网孔，钻屑难以去除，而是粘糊在筛网上，堵塞网眼，大大降低了振动筛的除砂效果，不但将部分固相颗粒重新带入井下，还有可能造成振动筛处跑浆。为了清除筛网上的糊状物，现场只能采取不停地用水冲，或在筛网上刷油，其结果是劳动强度增大、清水破坏了钻井液的性能、废油污染了环境。
4.解决问题的新材料及工艺方法：1）解决问题的思路：经研究，解决振动筛网过滤钻井液困难的主要办法就是如何克服钻井液粘附于筛网表面的问题。为此，研制一种疏油疏水的材料喷涂于筛网表面，形成一种具有良好的疏油疏水性能的膜，从而克服钻井液粘附于筛网表面的可能，确保振动筛始终保持正常工作状态。同时，根据振动筛网工作环境和要求，这种膜还必须具有薄、硬度高、耐腐蚀、抗磨损、易施工、附着力强等特点，才能在解决钻井液粘糊筛网的主要矛盾的基础上，不影响延长筛网的使用寿命。
5.2）材料选择：具有良好的疏油疏水性能的材料很多，有pvdf、ptfe等具有优良疏油疏水性能的有机高分子材料，也有许多无机材料具备良好的疏油疏水性能。根据筛网的工作环境所提出的要求，ptfe虽然目前认为是有机高分子中最佳材料，具有优良疏油疏水性能和较好的耐腐蚀等优点，但其硬度较小，一般小于4h，尤其是涂层厚度较大，通常在5-15微米，这会严重影响筛网孔径，不利于钻井液的过滤，因此，不宜应用于石油振动筛网。为了
同时满足石油振动筛网特殊工作环境的各种性能要求，筛选并配制出小粒径纳米氟硅材料，取得了良好的效果。众所周知，微纳米结构的氟硅材料是一种疏油疏水性能优良的材料，由于不能影响高目数筛网的孔径，要求涂层越薄越好，故而要求选用小粒径纳米氟硅。


技术实现要素：

6.为了解决上述技术问题，本发明提供一种石油钻井用的振动筛网。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种石油钻井用的振动筛网，包括不锈钢本体和本体表面涂覆的涂层，所述涂层包括如下步骤制成：步骤s1、称取正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷和去离子水，混合均匀，加入氨水，室温下搅拌并反应1h，制得a溶胶；步骤s2、称取正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷和去离子水，混合均匀，加入氨水，在50℃下匀速搅拌并反应2h，制得b溶胶；步骤s3、将a溶胶和b溶胶按体积比1∶1混合后，室温下磁力搅拌30min，静置，制得氟硅材料；将不同粒径的溶胶胶粒混合后，小粒径的胶粒能够填充在大的粒径溶胶胶粒周围，在制备两种粒径的氟化的纳米溶胶颗粒时，加入了氟烷基硅氧烷后，在不同粒径的胶粒表面以化学键形式键连氟烷烃。经过涂覆及热处理后，少量未偶联的-oh与活化的基层表面缩合，而含氟烷烃部分则匍匐在胶粒周围。
8.步骤s4、骤s3制得的氟硅材料涂覆于不锈钢本体表面，形成涂层。
9.进一步地：步骤s1中控制正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷、氨水和去离子水的用量比为3ml∶100ml∶1ml∶1ml∶1ml∶0.5ml。
10.进一步地：步骤s2中控制正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷、氨水和去离子水的用量比为3ml∶100ml∶1ml∶1ml∶1ml∶0.5ml。
11.进一步地：所述涂覆的具体步骤为：将振动筛网表面清洗除尘后，采用防静电水性喷枪进行喷涂，喷嘴口径0.3mm，大气压0.3-0.4mpa，在通风、高于5℃的环境下进行喷涂，喷涂结束后在180℃烘箱中固化45-60min。
12.进一步地：所述涂层的厚度为20-40nm。
13.进一步地：所述a溶胶中纳米二氧化硅的平均粒径为150nm，所述b溶胶中纳米二氧化硅的平均粒径为400nm。
14.本发明的有益效果：本发明制备出一种用于超疏水涂层的氟硅材料，在制备二氧化硅溶胶过程中加入了含氟硅氧烷，有效降低该硅氟材料作为涂层的表面能，同时加入了非氟的二氯二烃基硅烷，不仅可以部分减少涂层表面的亲水性，而且减少了含氟硅烷的使用量，降低了成本，该氟硅材料可制得超疏水涂层，其与水的接触角可达到159-161
°
滚动角小于5
°
，具有良好的疏水性。
15.本发明在石油振动筛网表面采用小粒径纳米氟硅溶液喷涂及上述喷涂工艺成型的涂膜具有以下特点：
a.其成膜厚度为20-40nm，相对于振动筛网孔径的0.06-0.075mm来说，几乎不受影响。
16.b.成膜硬度可达6-7h，高于筛网本体不锈钢材料表面硬度，有利于提高筛网的抗磨损能力。
17.c.成膜具有良好的疏油疏水性能，表面张力≤24达因。
18.d.成膜具有良好的耐腐蚀能力和很强的附着力，有利于提高筛网使用寿命。
19.e.喷涂工艺简单，操作方便，成本合理，利于工业推广应用。
实施方式
20.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
21.一种石油钻井用的振动筛网，包括不锈钢本体和本体表面涂覆的涂层，所述涂层包括如下步骤制成：步骤s1、称取正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷和去离子水，混合均匀，加入氨水，室温下搅拌并反应1h，制得a溶胶，控制正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷、氨水和去离子水的用量比为3ml∶100ml∶1ml∶1ml∶1ml∶0.5ml；步骤s2、称取正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷和去离子水，混合均匀，加入氨水，在50℃下匀速搅拌并反应2h，制得b溶胶，控制正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷、氨水和去离子水的用量比为3ml∶100ml∶1ml∶1ml∶1ml∶0.5ml；步骤s3、将a溶胶和b溶胶按体积比1∶1混合后，室温下磁力搅拌30min，静置，制得氟硅材料；步骤s4、骤s3制得的氟硅材料涂覆于不锈钢本体表面，形成涂层。
22.所述涂覆的具体步骤为：将振动筛网表面清洗除尘后，采用防静电水性喷枪进行喷涂，喷嘴口径0.3mm，大气压0.3mpa，在通风、高于5℃的环境下进行喷涂，喷涂结束后在180℃烘箱中固化45min。
实施例2
23.一种石油钻井用的振动筛网，包括不锈钢本体和本体表面涂覆的涂层，所述涂层包括如下步骤制成：步骤s1、称取正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷和去离子水，混合均匀，加入氨水，室温下搅拌并反应1h，制得a溶胶，控制正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷、氨水和去离子水的用量比为3ml∶100ml∶1ml∶1ml∶1ml∶0.5ml；
步骤s2、称取正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷和去离子水，混合均匀，加入氨水，在50℃下匀速搅拌并反应2h，制得b溶胶，控制正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷、氨水和去离子水的用量比为3ml∶100ml∶1ml∶1ml∶1ml∶0.5ml；步骤s3、将a溶胶和b溶胶按体积比1∶1混合后，室温下磁力搅拌30min，静置，制得氟硅材料；步骤s4、骤s3制得的氟硅材料涂覆于不锈钢本体表面，形成涂层。
24.所述涂覆的具体步骤为：将振动筛网表面清洗除尘后，采用防静电水性喷枪进行喷涂，喷嘴口径0.3mm，大气压0.3mpa，在通风、高于5℃的环境下进行喷涂，喷涂结束后在180℃烘箱中固化60min。
实施例3
25.一种石油钻井用的振动筛网，包括不锈钢本体和本体表面涂覆的涂层，所述涂层包括如下步骤制成：步骤s1、称取正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷和去离子水，混合均匀，加入氨水，室温下搅拌并反应1h，制得a溶胶，控制正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷、氨水和去离子水的用量比为3ml∶100ml∶1ml∶1ml∶1ml∶0.5ml；步骤s2、称取正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷和去离子水，混合均匀，加入氨水，在50℃下匀速搅拌并反应2h，制得b溶胶，控制正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷、氨水和去离子水的用量比为3ml∶100ml∶1ml∶1ml∶1ml∶0.5ml；步骤s3、将a溶胶和b溶胶按体积比1∶1混合后，室温下磁力搅拌30min，静置，制得氟硅材料；步骤s4、骤s3制得的氟硅材料涂覆于不锈钢本体表面，形成涂层。
26.所述涂覆的具体步骤为：将振动筛网表面清洗除尘后，采用防静电水性喷枪进行喷涂，喷嘴口径0.3mm，大气压0.4mpa，在通风、高于5℃的环境下进行喷涂，喷涂结束后在180℃烘箱中固化45min。
实施例4
27.一种石油钻井用的振动筛网，包括不锈钢本体和本体表面涂覆的涂层，所述涂层包括如下步骤制成：步骤s1、称取正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷和去离子水，混合均匀，加入氨水，室温下搅拌并反应1h，制得a溶胶，控制正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷、氨水和去离子水的用量比为3ml∶100ml∶1ml∶1ml∶1ml∶0.5ml；步骤s2、称取正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷和去离子水，混合均匀，加入氨水，在50℃下匀速搅拌并反应2h，制得b溶胶，控制正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷、氨水和
去离子水的用量比为3ml∶100ml∶1ml∶1ml∶1ml∶0.5ml；步骤s3、将a溶胶和b溶胶按体积比1∶1混合后，室温下磁力搅拌30min，静置，制得氟硅材料；步骤s4、骤s3制得的氟硅材料涂覆于不锈钢本体表面，形成涂层。
28.所述涂覆的具体步骤为：将振动筛网表面清洗除尘后，采用防静电水性喷枪进行喷涂，喷嘴口径0.3mm，大气压0.4mpa，在通风、高于5℃的环境下进行喷涂，喷涂结束后在180℃烘箱中固化60min。
29.将实施例1-实施例4制备出的氟硅材料采用提拉法涂覆在处理后的载玻片上，匀速提拉速率为2.5cm/min，重复提拉3次，提拉完毕后将其放入真空干燥箱于 110℃的条件下热处理 1h，室温真空放置过夜固化，即可得到涂覆超疏水涂层的基片；该处理后的载玻片处理过程如下：将载玻片分别用去离子水、无水乙醇和丙酮超声清洗30min，之后依次放入1mol/l氢氧化钠中、1mol/l h2o2中浸泡10min，取出，用去离子水清洗后晾干。
30.涂覆过实施例1-实施例4制备出的氟硅材料的基片的疏水性能进行检测，解脱如下表1所示：表1
31.从上表1中能够看出本发明实施例1-实施例4制备出的涂层具有优异的疏水性能，而且透明度较高。
32.在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
33.以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种石油钻井用的振动筛网，包括不锈钢本体和本体表面涂覆的涂层，其特征在于：所述涂层包括如下步骤制成：步骤s1、称取正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷和去离子水，混合均匀，加入氨水，室温下搅拌并反应1h，制得a溶胶；步骤s2、称取正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷和去离子水，混合均匀，加入氨水，在50℃下匀速搅拌并反应2h，制得b溶胶；步骤s3、将a溶胶和b溶胶按体积比1∶1混合后，室温下磁力搅拌30min，静置，制得氟硅材料；步骤s4、骤s3制得的氟硅材料涂覆于不锈钢本体表面，形成涂层。2.根据权利要求1所述的一种石油钻井用的振动筛网，其特征在于：步骤s1中控制正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷、氨水和去离子水的用量比为3ml∶100ml∶1ml∶1ml∶1ml∶0.5ml。3.根据权利要求1所述的一种石油钻井用的振动筛网，其特征在于：步骤s2中控制正硅酸乙酯、无水乙醇、1h，1h，2h，2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷、氨水和去离子水的用量比为3ml∶100ml∶1ml∶1ml∶1ml∶0.5ml。4.根据权利要求1所述的一种石油钻井用的振动筛网，其特征在于：所述涂覆的具体步骤为：将振动筛网表面清洗除尘后，采用防静电水性喷枪进行喷涂，喷嘴口径0.3mm，大气压0.3-0.4mpa，在通风、高于5℃的环境下进行喷涂，喷涂结束后在180℃烘箱中固化45-60min。5.根据权利要求1所述的一种石油钻井用的振动筛网，其特征在于：所述涂层的厚度为20-40nm。6.根据权利要求1所述的一种石油钻井用的振动筛网，其特征在于：所述a溶胶中纳米二氧化硅的平均粒径为150nm，所述b溶胶中纳米二氧化硅的平均粒径为400nm。

技术总结
本发明涉及一种石油钻井用的振动筛网，包括不锈钢本体和本体表面涂覆的涂层，所述涂层包括如下步骤制成：称取正硅酸乙酯、无水乙醇、1H，1H，2H，2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷和去离子水，混合均匀，加入氨水，室温下搅拌并反应1h，制得a溶胶；称取正硅酸乙酯、无水乙醇、1H，1H，2H，2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、二乙基二氯硅烷和去离子水，混合均匀，加入氨水，在50℃下匀速搅拌并反应2h，制得b溶胶；将a溶胶和b溶胶按体积比1∶1混合后，搅拌30min，静置，制得氟硅材料；加入含氟硅氧烷，有效降低该硅氟材料作为涂层的表面能，同时加入了非氟的二氯二烃基硅烷，可以部分减少涂层表面的亲水性。性。


技术研发人员：顾业成 刘艳阳 吴国昌 刘庆 刘亚
受保护的技术使用者：扬州市油田金达实业有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/8/21