一种超耐磨高压复合软管及其生产方法与流程

本发明属于复合软管，具体的讲涉及一种超耐磨高压复合软管及其生产方法。

背景技术：

1、目前我国石油钻采、化工、油气等输送用管道多为钢材管道或玻璃钢等硬质管道，不但重量重、造价高，而且连接不便，稳定性差，为克服以上这些问题，重量轻、柔韧性好、耐腐蚀的橡胶软管得到了广泛应用。但是，随着钻采技术，特别是压裂技术的迅猛发展，油井现场应用的管道需要满足超高压、高流速、高耐磨等严苛使用条件，就目前来讲，增强橡胶软管的耐磨性成了复合软管使用中的卡脖子问题。

2、现有的复合胶管的管体结构一般由多层功能性聚合物膜及合成纤维织物加强层构成，内外两层螺旋金属线缠绕坚固，其综合了金属和塑料的两方面的优点，具有良好的阻隔性、耐腐蚀性、耐破裂性，但是并不适合油井钻采使用场景，由于现在的钻井工况正面临着地层高压力、高含硫、地质状况恶劣等因素，循环出的岩屑量大、不规则、硬度高，这对循环管线的耐磨性能提出了严峻的考验；同时新的压裂技术正在推广应用，连续高压力持续的泵入高磨耗支撑物质，这也要求提高压裂软管的综合性能，特别是增强耐磨性，不能因此中断作业。面对复杂的使用情况，一般的软管生产制造企业仅仅在内胶密封层里面加了塑料或不锈钢内衬层的做法远远不能达到使用要求。

技术实现思路

1、本发明的目的就是提供一种具有多层级的耐磨内芯，抗磨损性能强并便于监测识别磨损情况且通过多层增强承压结构提高抗高压性能的复合软管以其生产方法，特别适用于油井压裂技术使用条件。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

3、一种超耐磨高压复合软管，其特征在于：包括耐磨复合芯层、减震缓冲层、承压层、复合物内护层以及橡胶外护层；其中，所述耐磨复合芯层由hnbr基体橡胶制成，根据配比组分差异，其由内至外依次为耐磨内胶层、黄色预警层和红色极限层，所述耐磨复合芯层的外部设置芳纶缠绕层，或者所述耐磨复合芯层内部各层之间设置芳纶缠绕布；所述减震缓冲层为多层涤纶或锦纶丝纤维布；所述承压层采用多层钢丝或复合材料编织布缠绕成型，其层间具有中胶粘合层；所述复合物内护层为多层浸胶复合材料织布。

4、构成上述一种超耐磨高压复合软管附加技术特征还包括：

5、——构成所述耐磨复合芯层的原料及其重量份组成包括：40-50的半饱和hnbr1020；3-5的葵二酸二辛脂dos；3-5的氧化锌；3-5的硬脂酸；2-4的古马隆；0.5-1.5的分散流动助剂add-212；1-3的防老剂md/rd；1-2的过氧化硫化剂二乙丙苯；3-4的促进剂；0.5-2的硫磺s-60；其中，所述耐磨复合芯层的耐磨内胶层还包括25-35的卡博特炭黑330/660，所述耐磨复合芯层的黄色预警层还包括25-35的白炭黑l700、1-2的永固黄颜料，所述耐磨复合芯层的红色极限层还包括25-35的白炭黑l700、1-2的中国红颜料；

6、——构成所述橡胶外护层的原料及其重量份组成包括：20-30的氯丁橡胶cr-322；10-15的天然橡胶nr-n41；10-15的丁苯sbr1502；3-4的氧化锌；0.5-1.5的氧化镁：2-3的硬脂酸sa；10-13的炭黑n330；0.5-2的二氧化硅；0.5-2的陶土；8-12的白炭黑；1-3的二丁酯（dbp）；2-3的防甲；1-3的防老剂4010na；1-2的促进剂cz；0.5-2的硫磺s-60。

7、本发明还提供了一种用于制造上述超耐磨高压复合软管的生产方法，包括如下步骤：

8、a、所述耐磨复合芯层的密炼挤出：按照重量份称取hnbr基体橡胶的各组分；先将半饱和hnbr1020料置于密炼机中，在110-120℃条件下密炼0.5-3分钟后；再加入卡博特炭黑330/660或者白炭黑l700和永固黄颜料或者白炭黑l700和中国红颜料、葵二酸二辛脂dos、氧化锌、硬脂酸、古马隆、分散流动助剂add-212、防老剂、过氧化硫化剂二乙丙苯，110-120℃密炼3分钟后，加入余下的1／2卡博特炭黑330/660，在110-120℃条件下密炼0.5-3分钟，停放后加入硫磺s-60和促进剂混炼过滤；通过口型分别挤出所述耐磨内胶层、黄色预警层和红色极限层，引出软管经过水冷、辊压使所述耐磨复合芯层管体成型；

9、b、所述减震缓冲层的包覆：将涤纶/锦纶丝纤维置于编织机或缠绕机上，在所述耐磨复合芯层的外部编织或缠绕，各层间涂覆粘接剂并排净空气；

10、c、所述承压层以及复合物内护层的包覆：在所述减震缓冲层的外部缠覆一层或多层复合材料编织布，其层间缠绕钢丝网或钢丝绳，各层间涂覆粘接剂，所述承压层的外部缠绕浸胶复合材料织布；

11、d、所述橡胶外护层的密炼挤出，按照重量份称取橡胶外护层的各组分，将氯丁橡胶cr-322、天然橡胶nr-n41、丁苯sbr1502、氧化锌、氧化镁、硬脂酸sa、炭黑n330、二氧化硅、陶土、白炭黑、二丁酯（dbp）、防老剂4010na以及防甲置于密炼机中，在110-120℃的条件下密炼2-5分钟；停放后加入促进剂cz、硫磺s-60混炼后过滤挤出下片，并覆于复合物内护层的外部，压覆成型，整体硫化。

12、本发明所提供的一种超耐磨高压复合软管同现有技术相比，具有以下优点：由于该复合软管用于直接接触输送物料的内芯为耐磨复合芯层，整体由hnbr基体橡胶制成，但根据特定配比组分差异，其由内至外依次为耐磨内胶层、黄色预警层和红色极限层，既能有效增强耐磨性能，延长使用周期，又便于检测设备实时了解管内磨损情况，提前维护检修，增强了油井钻采的安全和效率；其次是，在耐磨复合芯层的外部设置芳纶缠绕层，或者耐磨复合芯层内部各层之间设置芳纶缠绕布；减震缓冲层为多层涤纶或锦纶丝纤维布；承压层采用多层钢丝或复合材料编织布缠绕成型，其层间具有中胶粘合层；复合物内护层为多层浸胶复合材料织布，即在耐磨复合芯层外部依次包覆减震缓冲层、承压层、复合物内护层以及橡胶外护层后，软管形成多层级、多功能区域的承压增强复合结构，显著增强了复合软管的抗压性能，特别适用于输送油井钻采压裂技术带来的岩屑量大、不规则、硬度高等物料，很好的满足了超高压、高流速、高耐磨等严苛使用条件，推广应用的经济效益突出。

技术特征：

1.一种超耐磨高压复合软管，其特征在于：包括耐磨复合芯层、减震缓冲层、承压层、复合物内护层以及橡胶外护层；其中，所述耐磨复合芯层由hnbr基体橡胶制成，根据配比组分差异，其由内至外依次为耐磨内胶层、黄色预警层和红色极限层，所述耐磨复合芯层的外部设置芳纶缠绕层，或者所述耐磨复合芯层内部各层之间设置芳纶缠绕布；所述减震缓冲层为多层涤纶或锦纶丝纤维布；所述承压层采用多层钢丝或复合材料编织布缠绕成型，其层间具有中胶粘合层；所述复合物内护层为多层浸胶复合材料织布。

2.根据权利要求1所述的一种超耐磨高压复合软管，其特征在于：构成所述耐磨复合芯层的原料及其重量份组成包括：40-50的半饱和hnbr1020；3-5的葵二酸二辛脂dos；3-5的氧化锌；3-5的硬脂酸；2-4的古马隆；0.5-1.5的分散流动助剂add-212；1-3的防老剂md/rd；1-2的过氧化硫化剂二乙丙苯；3-4的促进剂；0.5-2的硫磺s-60；其中，所述耐磨复合芯层的耐磨内胶层还包括25-35的卡博特炭黑330/660，所述耐磨复合芯层的黄色预警层还包括25-35的白炭黑l700、1-2的永固黄颜料，所述耐磨复合芯层的红色极限层还包括25-35的白炭黑l700、1-2的中国红颜料。

3.根据权利要求1所述的一种超耐磨高压复合软管，其特征在于：构成所述橡胶外护层的原料及其重量份组成包括：20-30的氯丁橡胶cr-322；10-15的天然橡胶nr-n41；10-15的丁苯sbr1502；3-4的氧化锌；0.5-1.5的氧化镁：2-3的硬脂酸sa；10-13的炭黑n330；0.5-2的二氧化硅；0.5-2的陶土；8-12的白炭黑；1-3的二丁酯（dbp）；2-3的防甲；1-3的防老剂4010na；1-2的促进剂cz；0.5-2的硫磺s-60。

4.一种超耐磨高压复合软管的生产方法，用于制造权利要求1至3所述的超耐磨高压复合软管，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明属于复合软管技术领域，具体涉及一种超耐磨高压复合软管及其生产方法。其包括耐磨复合芯层、减震缓冲层、承压层、复合物内护层以及橡胶外护层；耐磨复合芯层由HNBR基体橡胶制成，根据配比组分差异，其由内至外依次为耐磨内胶层、黄色预警层和红色极限层，耐磨复合芯层的外部设置芳纶缠绕层，或者耐磨复合芯层内部各层之间设置芳纶缠绕布；减震缓冲层为多层涤纶或锦纶丝纤维布；承压层采用多层钢丝或复合材料编织布缠绕成型，其层间具有中胶粘合层；复合物内护层为多层浸胶复合材料织布。该复合软管具有多层级的耐磨内芯，抗磨损性能强并便于监测识别磨损情况且通过多层增强承压结构提高抗高压性能，特别适用于油井压裂技术使用条件。

技术研发人员：刘锡磊,刘冬玲,刘锡多,王书义,蒋光强,唐娜,郭凤军,多志刚,张桂香,梁金宝,张长军,李忠胜,王书峰,王旭
受保护的技术使用者：河北景渤石油机械有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15