頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管及其製造方法及共擠模具的製作方法

2023-06-17 02:51:31

頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管及其製造方法及共擠模具的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管及其製造方法及共擠模具。本發明的頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管的製造方法，包括：（1）擠出製造帶有膠粘劑層的覆蓋層；（2）擠出製造帶有膠粘劑層的內襯層；（3）將擠出製造的覆蓋層和內襯層進行物理滲透後備用；（4）製作增強層；（5）覆蓋層和增強層之間通過加溫加壓進行物理和化學粘接；（6）翻帶；（7）內襯層和增強層之間通過加溫加壓進行物裡和化學粘接。本發明的覆蓋層和內襯層可使用不同類型的材料，不同的覆蓋層和內襯層材料的組合可適合更多的需求，還可降低產品成本。軟管整體性強，耐曲撓性好，壽命長；而且軟管承壓高，輸送流量大，連接方便，耐候性耐化學性好，能適應不同地形地貌。在非使用狀態時呈扁平狀，易收卷，貯藏運輸體積小。
【專利說明】頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管及其製造方法及共擠模具
[0001]【技術領域】:
本發明涉及一種頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管及其製造方法及共擠模具，屬於流體傳送裝備【技術領域】。
[0002]【背景技術】:
水力壓裂技術，是目前惟一可以商業化開採頁巖油氣的方法，當高壓液體注入鑽井並使巖層裂開後，高壓液體中的支撐劑可以保持住裂縫，使其成為油氣導向鑽井的高速滲透通道。開採頁巖氣所用水力壓裂法中的壓裂液主要由水、砂和化學添加劑(鹽和一些乳化齊U)組成，水和砂含量99%以上。開發頁巖氣用壓裂液量極大，每口頁巖氣井需耗費四、五百萬加侖(I加侖約合3.78升)的壓裂液才能使頁巖斷裂。
[0003]目前頁巖油氣開採中長距離(約10英裡)輸送常用金屬管道，此種方法的缺點是鋪設工作量大，在地形複雜的地段如斜坡，溝壑，水塘等鋪設比較困難，更主要的是在管道連接處易產生裂縫導致水的滲漏造成土壤汙染。
[0004]
【發明內容】
:
本發明的目的是針對上述存在的問題提供一種頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管及其製造方法及共擠模具，本發明的軟管整體性強，耐曲撓性好，壽命長。而且軟管承壓高，輸送流量大，連接方便，耐候性耐化學性好，能適應不同地形地貌，在非使用狀態時呈扁平狀，易收卷，貯藏運輸體積小。
[0005]上述的目的通過以下的技術方案實現:
頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管的製造方法，該方法包括如下步驟:
(1)擠出製造帶有膠粘劑層的覆蓋層:覆蓋層粒料和膠粘劑粒料經由兩臺擠出機擠出到一共擠模具中，共擠出來的複合層經過冷卻，牽引壓扁而成扁平管即為帶有膠粘劑層的覆蓋層，其中膠粘劑層厚度為0.10-0.35mm，覆蓋層厚度為0.5-4.0mm ；
(2)擠出製造帶有膠粘劑層的內襯層:內襯層粒料和膠粘劑粒料經由兩臺擠出機擠出到一共擠模具中，共擠出來的複合層經過冷卻，牽引壓扁而成扁平管即為帶有膠粘劑層的內襯層，其中膠粘劑層厚度為0.10-0.35mm,內襯層厚度為0.5-4.0mm ；
(3)分別將步驟(I)和步驟(2)中得到的半成品進行表面處理:將其浸入固化劑和溶劑按10-30:70-90的比例配成溶液中進行物理滲透後備用；
(4)製作增強層:按產品設計規格編織管狀增強層；
(5)覆蓋層和增強層之間粘接:將步驟(3)中進行表面處理後的帶有膠粘劑層的覆蓋層牽引進管狀增強層，兩端固定通入0.1OMpa-0.35Mpa蒸汽，4_10分鐘後，排蒸汽通空氣保壓冷卻至要求的溫度；
(6)翻帶:使步驟(5)的產品內層變成外層；
(7)內襯層和增強層之間粘接:將步驟(3)中進行表面處理後的帶有膠粘劑層的內襯層牽引進步驟(6)得到的產物中，兩端固定通入0.1OMpa-0.35Mpa蒸汽，4_10分鐘後，排蒸汽通空氣保壓冷卻至要求的溫度。
[0006]所述的頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管的製造方法，步驟(I)中所述的覆蓋層採用TPU粒料或者TPU與PVC合金，步驟(2)中所述的內襯層採用TPU粒料或者TPU/PVC合金或者PVC或者PVC/ 丁晴，所述的TPU與PVC合金中TPU:PVC=100:0-70 ;所述的PVC/ 丁晴中PVC: 丁晴=100:0-70 ;步驟(I)和步驟(2)中所述的覆蓋層、內襯層粒料的擠出操作溫度在150-210°C，膠粘劑粒料擠出操作溫度在140-175°C。
[0007]所述的頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管的製造方法，步驟(I)和/或步驟(2)中所述的覆蓋層粒料、內襯層粒料中還添加有色母材料，按照質量比，覆蓋層料粒或內襯層料粒:色母=100:(0.5-1.5)的比例添加後均勻攪拌烘乾。
[0008]所述的頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管的製造方法，步驟(4)中所述的增強層採用滌綸長絲或尼龍長絲或者芳綸或滌綸長絲與尼龍或芳綸混合編織而成。
[0009]所述的頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管的製造方法，還包括在翻帶之後進行表面輥孔的步驟。
[0010]用上述方法製造的頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管，其特徵是:該軟管按由外到裡包括:覆蓋層、增強層、內襯層，所述的覆蓋層和增強層之間、所述的增強層和內襯層之間分別通過膠黏劑層連接。
[0011]所述的頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管，所述的覆蓋層厚度為0.5-4.0mm，所述的增強層厚度1.5-5.0mm,所述的內襯層厚度為0.5-4.0mm,所述的膠粘劑厚度為
0.10-0.35mm。
[0012]所述的頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管，所述的增強層由經線和緯線編織成管狀。
[0013]所述的頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管，所述的增強層沿軸向可均勻編制銅絲起抗靜電作用。
[0014]一種共擠模具，包括殼體，所述的殼體裡面安裝有芯軸，所述的芯軸下部設置有分流塊，所述的分流塊下部為錐臺狀，所述的芯軸與所述的分流塊之間具有間隙，所述的分流塊與所述的殼體固定連接，所述的殼體上具有與覆蓋層或者內襯層粒料擠出機連接的進料口一，所述的進料口一穿過所述的殼體連通芯軸與分流塊之間的間隙，所述的分流塊外部設置有模套，所述的模套與所述的分流塊之間具有間隙，所述的模套與所述的殼體固定連接，所述的模套上具有與膠黏劑擠出機連接的進料口二，所述的進料口二穿過所述的模套連通模套與分流塊之間的間隙，所述的分流塊與所述的殼體之間設置有壓環。
[0015]有益效果:
1.本發明的頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管，該軟管按由外到裡包括:覆蓋層、增強層、內襯層，所述的覆蓋層和增強層之間、所述的增強層和內襯層之間分別通過膠粘劑層粘接，其中覆蓋層和內襯層可以設計不同的材料，內襯層可以尋找耐化學介質和油類腐蝕的材質，覆蓋層層可以尋找耐候和耐臭氧及耐磨和耐刺穿的材質，發揮各種材料的最大優點。作為本發明的一個實施例，覆蓋層和內襯層都是採用TPU，通過膠粘劑與增強層產生物理和化學交聯粘接在一起，軟管剝離強度可以做到8KN/M，一體性強，長時間使用也可保持較強的粘合性能，大大提高產品的曲撓性和使用壽命。本專利工藝操作性簡單，效率高，產能大，投資小。
[0016]2.本發明的方法生產的軟管具有重量輕、柔軟性好、耐磨、耐腐蝕、耐候性好而且軟管可通過多種標準接扣連接，易卷繞、易組裝和拆卸。本專利軟管是翻帶法生產工藝，產品長度大於 200 米，內徑為 200mm(8」), 250mm(10」), 300mm(12」), 400mm(16」), 600mm(24，，)
等不同規格。
[0017]3.本發明膠粘劑層使覆蓋層、內襯層與增強層牢固粘合，提高了剝離強度，增強了軟管的一體性，提高了使用壽命。本發明的工藝是翻帶法，生產流程是覆蓋層膠粘劑層通過機械共擠複合在一起，浸固化劑溶液，牽引進增強層中，粘接，翻帶，輥孔；內襯層膠粘劑層共擠複合，浸固化劑溶液，牽引進覆蓋層/增強層中，加溫加壓粘接。該工藝的好處是覆蓋層，內襯層可以按功能分別設計選用不同的材質，同時操作容易，效率高。
[0018]4.本發明設計了專門的共擠模具，操作容易，效率高。
[0019]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是本發明的共擠模具的結構示意圖。
[0020]圖中:1、殼體，2、芯軸，3、壓環，4、分流塊，5、模套，6、進料口一，7進料口二、。
[0021]【具體實施方式】:
實施例1:
頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管，該軟管按由外到裡包括:覆蓋層、增強層、內襯層，所述的覆蓋層和增強層之間、所述的增強層和內襯層之間分別通過膠粘劑層連接。
[0022]所述的覆蓋層厚度為0.5mm,所述的增強層厚度5.0mm,所述的內襯層厚度為
4.0mm,所述的膠粘劑厚度為0.35mm。
[0023]所述的增強層由經線和緯線編織成管狀。
[0024]實施例2:
本實施例與實施例1的不同之處在於，所述的覆蓋層厚度為4.0mm,所述的增強層厚度
1.mm,所述的內襯層厚度為4.0mm,所述的膠粘劑厚度為0.10mm。所述的經線和糹韋線採用尼龍。
[0025]實施例3:
本實施例與實施例1的不同之處在於，所述的覆蓋層厚度為2.5mm,所述的增強層厚度
3.5mm，所述的內襯層厚度為2.5mm，所述的膠粘劑厚度為0.25mm。並且所述的增強層中沿軸向均勻分布2根銅絲。加入銅絲能夠起到抗靜電作用。
[0026]實施例4:
本實施例與上述實施例的不同之處在於:所述的增強層中沿軸向均勻分布8根銅絲。也可以採用3根或者4根或者5根或者6根或者7根。
[0027]實施例5:
頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管的製造方法，該方法包括如下步驟:
(1)擠出製造帶有膠粘劑層的覆蓋層:覆蓋層粒料和膠粘劑粒料經由兩臺擠出機擠出到一共擠模具中，共擠出來的複合層經過冷卻，牽引壓扁而成扁平管即為帶有膠粘劑層的覆蓋層，其中膠粘劑層厚度為0.10-0.35mm，覆蓋層厚度為0.5-4.0mm ；
(2)擠出製造帶有膠粘劑層的內襯層:內襯層粒料和膠粘劑粒料經由兩臺擠出機共擠到一共擠模具中，共擠出來的複合層經過冷卻，牽引壓扁而成扁平管即為帶有膠粘劑層的內襯層，其中膠黏劑層厚度為0.10-0.35mm,內襯層厚度為0.5-4.0mm ；
(3)分別將步驟(I)和步驟(2)中得到的半成品進行表面處理:將其浸入固化劑和乙酸乙酯按10-30:70-90的比例配成溶液中進行物理滲透後備用；本實施例中，膠粘劑粒料採用的是TPU熱熔膠，本實施例中採用路博潤(Lubrizol)公司UB410B，固化劑，材料名稱為:MDI (二苯基甲烷二異氰酸酯)苯甲烷二異氰酸酯簡稱MDI，本實施例中採用巴斯夫M20S。固化劑(含活性一 NC0)，滌綸長絲也含有羥基，在某個溫度和壓力下通過物理滲透和化學反應，會牢固結合在一起。尼龍含有胺基異氰酸酯作為活性點容易與羥基和胺基反應，生成氨酯和脲型結構它們通過物理滲透和化學反應，在某個溫度和壓力下也會牢固結合在一起。經過處理的芳綸可以含有胺基和異氰酸基也可以在某個溫度和壓力下與固化劑發生物理化學反應，牢固粘合。
[0028](4)製作增強層:按產品設計規格編織管狀增強層；
(5)覆蓋層和增強層之間連接:將步驟(3)中進行表面處理後的帶有膠粘劑層的覆蓋層牽進管狀增強層，兩端固定通入0.1OMpa-0.35Mpa蒸汽，4_10分鐘後，排蒸汽通空氣保壓冷卻至要求的溫度；
(6)翻帶:使步驟(5)的產品內層變成外層；
(7)將步驟(6)的產品進行輥孔。
[0029](8)內襯層和增強層之間連接:將步驟(3)中進行表面處理後的帶有膠粘劑層的內襯層牽進步驟(7)得到的產品中，兩端固定通入0.1OMpa-0.35Mpa，4-10分鐘後，排蒸汽通空氣保壓冷卻至要求的溫度即可。
[0030]本實施例中，覆蓋層、內襯層採用TPU (聚醚型TPU，本實施例中用的是路博潤公司的 R185A)
實施例6:
本實施例與實施例(5)的不同之處在於:覆蓋層採用聚醚型TPU (本實施例中用的是路博潤公司的R185A)，內襯層採用內襯層PVC (本實施例中用的上海氯鹼的醫用級PVC)或者PVC 丁晴(本實施例中用的是上海氯鹼的醫用級PVC，粉末PNBR為LG化學的LG830，質量比為 PVC:粉末丁晴=100:0-70)。
[0031]實施例7:
本實施例與實施例6的不同之處在於:步驟(4)中所述的增強層採用滌綸長絲或者尼龍或者芳糹侖編織而成。
[0032]實施例8:
一種共擠模具，如圖1所示，包括殼體1，所述的殼體裡面安裝有芯軸2，所述的芯軸下部設置有分流塊4，所述的分流塊下部為錐臺狀，所述的芯軸與所述的分流塊之間具有間隙，所述的分流塊與所述的殼體固定連接，所述的殼體上具有與覆蓋層或者內襯層粒料擠出機連接的進料口一 6，所述的進料口一穿過所述的殼體連通芯軸與分流塊之間的間隙，所述的分流塊外部設置有模套5，所述的模套與所述的分流塊之間具有間隙，所述的模套與所述的殼體固定連接，所述的模套上具有與膠黏劑擠出機連接的進料口二 7，所述的進料口二穿過所述的模套連通模套與分流塊之間的間隙。工作時，芯軸轉動，由於與TPU粒料擠出機連接的進料口一連通芯軸與分流塊之間的間隙，的TPU沿著芯軸與分流塊之間的間隙流出，而膠黏劑通過進料口二進入，沿著分流塊與模套之間的間隙流出，由於分流塊下端設置為錐臺狀，使得TPU擠出口與膠黏劑擠出口之間間隙非常小，在高溫下最終出來的產品，膠黏劑附在TPU管的外層。
[0033]實施例9:實施例8所述的共擠模具，所述的分流塊與所述的殼體之間設置有壓環3。
【權利要求】
1.一種頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管的製造方法，其特徵是:該方法包括如下步驟: (1)擠出製造帶有膠粘劑層的覆蓋層:覆蓋層粒料和膠粘劑粒料經由兩臺擠出機擠出到一共擠模具中，共擠出來的複合層經過冷卻，牽引壓扁而成扁平管即為帶有膠粘劑層的覆蓋層，其中膠粘劑層厚度為0.10-0.35mm，覆蓋層厚度為0.5-4.0mm ； (2)擠出製造帶有膠粘劑層的內襯層:內襯層粒料和膠粘劑粒料經由兩臺擠出機擠出到一共擠模具中，共擠出來的複合層經過冷卻，牽引壓扁而成扁平管即為帶有膠粘劑層的內襯層，其中膠粘劑層厚度為0.10-0.35mm,內襯層厚度為0.5-4.0mm ； (3)分別將步驟(1)和步驟(2)中得到的半成品進行表面處理:將其浸入固化劑和溶劑按10-30:70-90的比例配成溶液中進行物理滲透後備用； (4)製作增強層:按產品設計規格編織管狀增強層； (5)覆蓋層和增強層之間的粘接:將步驟(3)中進行表面處理後的帶有膠粘劑層的覆蓋層牽引進管狀增強層，兩端固定通入0.1OMpa-0.35Mpa蒸汽，4_10分鐘後，排蒸汽通空氣保壓冷卻至要求的溫度； (6)翻帶:使步驟(5)的產品內層變成外層； (7)內襯層和增強層之間的粘接:將步驟(3)中進行表面處理後的帶有膠粘劑層的內襯層牽引進步驟(6)得到的產品中，兩端固定通入0.1OMpa-0.35Mpa蒸汽，4_10分鐘後，排蒸汽通空氣保壓冷卻至要求的溫度。
2.根據權利要求1所述的頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管的製造方法，其特徵是:步驟(I)中所述的覆蓋層採用TPU粒料或者TPU與PVC合金，步驟(2)中所述的內襯層採用TPU粒料或者TPU/PVC合金或者PVC或者PVC/ 丁晴，所述的TPU與PVC合金中TPU:PVC=100:0-70 ;所述的 PVC 與丁晴中 PVC: 丁晴=100:0-70。
3.根據權利要求1或2所述的頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管的製造方法，其特徵是:步驟(1)和步驟(2)中所述的覆蓋層、內襯層粒料擠出操作溫度在150-210°C，膠粘劑粒料擠出操作溫度在140-175°C。
4.根據權利要求1或2所述的頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管的製造方法，其特徵是:步驟(1)和/或步驟(2)中所述的覆蓋層料粒和/或內襯層料粒中還添加有色母材料，按照質量比覆蓋層料粒或內襯層料粒:色母=100:(0.5-1.5)的比例添加後均勻攪拌烘乾。
5.根據權利要求1或2所述的頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管的製造方法，其特徵是:步驟(4)中所述的增強層採用滌綸長絲或尼龍長絲或者芳綸或滌綸長絲與尼龍或芳綸混合編織而成。
6.根據權利要求1或2所述的頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管的製造方法，其特徵是:還包括在翻帶之後進行表面輥孔的步驟。
7.一種用上述方法製造的頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管，其特徵是:該軟管按由外到裡包括:覆蓋層、增強層、內襯層，所述的覆蓋層和增強層之間、所述的增強層和內襯層之間分別通過膠粘劑層粘接。
8.根據權利要求6所述的頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管，其特徵是:所述的覆蓋層厚度為0.5-4.0mm,所述的增強層厚度1.5-5.0mm,所述的內襯層厚度為0.5-4.0mm,所述的膠粘劑厚度為0.10-0.35mm。
9.根據權利要求1或2所述的頁巖油氣開採用壓裂液輸送軟管，其特徵是:所述的增強層由經線和緯線編織成管狀。
10.一種共擠模具，包括殼體，所述的殼體裡面安裝有芯軸，其特徵是:所述的芯軸下部設置有分流塊，所述的分流塊下部為錐臺狀，所述的芯軸與所述的分流塊之間具有間隙，所述的分流塊與所述的殼體固定連接，所述的殼體上具有與覆蓋層或者內襯層粒料擠出機連接的進料口一，所述的進料口一穿過所述的殼體連通芯軸與分流塊之間的間隙，所述的分流塊外部設置有模套，所述的模套與所述的分流塊之間具有間隙，所述的模套與所述的殼體固定連接，所述的模套上具有與膠黏劑擠出機連接的進料口二，所述的進料口二穿過所述的模套連 通模套與分流塊之間的間隙，所述的分流塊與所述的殼體之間設置有壓環。
【文檔編號】B29C47/08GK103612376SQ201310489537
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年10月18日 優先權日:2013年10月18日
【發明者】沙月華, 王金馬, 陳婷婷, 周杉鴻, 王東輝 申請人:五行材料科技（江蘇）有限公司