CN115768826A - 用于制备用于保护油田操作组件的涂料组合物的方法 - Google Patents
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Abstract
用于涂覆油田操作组件的涂料组合物和相关方法在一些方面可以包含具有三官能硅烷、硅烷醇和填料的涂料组合物。可以将所述涂料组合物施涂于被配置成暴露于流体的所述油田操作组件的表面。可以施涂所述涂料组合物以至少部分地覆盖或涂覆所述表面。所述涂料组合物可以被配置成与包含环氧树脂的经固化的底漆组合物化学键合。
Description
优先权要求
本PCT申请要求以下的优先权和权益:于2020年4月10日提交的题为“涂料组合物、经涂覆油田操作组件和用于油田操作的相关方法(COATING COMPOSITIONS,COATEDOILFIELD OPERATIONAL COMPONENTS,AND RELATED METHODS FOR OILFIELD OPERATIONS)”的美国临时申请第63/008,035号;于2020年4月10日提交的题为“用于保护油田操作组件免受流体流损坏的方法(METHODS FOR PROTECTING OILFIELD OPERATIONAL COMPONENTSFROM DAMAGE FROM FLUID FLOW)”的美国临时申请第63/008,038号;于2020年4月10日提交的题为“用于延长油田操作组件使用寿命的涂料和方法(COATING AND METHODS FOREXTENDING SERVICE LIFE OF OILFIELD OPERATIONAL COMPONENTS)”的美国临时申请第63/008,042号;于2020年4月10日提交的题为“用于制备用于保护油田操作组件的涂料组合物的方法(METHODS FOR PREPARING COATING COMPOSITIONS FOR PROTECTING OILFIELDOPERATIONAL COMPONENTS)”的美国临时申请第63/008,046号;于2020年4月10日提交的题为“用于在油田操作组件上提供柔性和/或弹性涂料的方法(METHODS FOR PROVIDINGFLEXIBLE AND/OR ELASTIC COATINGS ON OILFIELD OPERATIONAL COMPONENTS)”的美国临时申请第63/008,049号;于2020年8月14日提交的题为“经涂覆油田操作组件以及用于保护和延长油田操作组件使用寿命的方法(COATED OILFIELD OPERATIONAL COMPONENTS ANDMETHODS FOR PROTECTING AND EXTENDING THE SERVICE LIFE OF OILFIELD OPERATIONALCOMPONENTS)”的美国临时申请第63/065,542号;于2020年8月14日提交的题为“用于保护油田操作组件免受流体流损坏的方法(METHODS FOR PROTECTING OILFIELD OPERATIONALCOMPONENTS FROM DAMAGE FROM FLUID FLOW)”的美国临时申请第63/065,545号;于2020年8月14日提交的题为“用于延长油田操作组件使用寿命的涂料和方法(COATING ANDMETHODS FOR EXTENDING SERVICE LIFE OF OILFIELD OPERATIONAL COMPONENTS)”的美国临时申请第63/065,565号;于2020年8月14日提交的题为“用于制备用于保护油田操作组件的涂料组合物的方法(METHODS FOR PREPARING COATING COMPOSITIONS FOR PROTECTINGOILFIELD OPERATIONAL COMPONENTS)”的美国临时申请第63/065,577号;于2020年8月14日提交的题为“用于在油田操作组件上提供柔性和/或弹性涂料的方法(METHODS FORPROVIDING FLEXIBLE AND/OR ELASTIC COATINGS ON OILFIELD OPERATIONALCOMPONENTS)”的美国临时申请第63/065,591号;于2020年9月25日提交的题为“经涂覆油田操作组件和用于保护和延长油田操作组件使用寿命的方法(COATED OILFIELDOPERATIONAL COMPONENTS AND METHODS FOR PROTECTING AND EXTENDING THE SERVICELIFE OF OILFIELD OPERATIONAL COMPONENTS)”的美国临时申请第63/198,044号;以及于2021年4月8日提交的题为“用于制备用于保护油田操作组件的涂料组合物的方法(METHODSFOR PREPARING COATING COMPOSITIONS FOR PROTECTING OILFIELD OPERATIONALCOMPONENTS)”的美国非临时申请第17/225,684号,所有所述申请的公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开涉及经涂覆油田操作组件、用于保护油田操作组件的方法以及用于延长油田操作组件的使用寿命的方法。
背景技术
油田操作涉及使用许多经受苛刻使用的组件。例如,许多组件是以高流速、高压和本领域技术人员将理解的其它使用和环境条件供应流体的***的一部分。作为实例,压裂操作涉及以足以压裂储油地层的高流速和高压提供压裂流体,以允许烃更容易地从地层流向用于生产的井。例如,典型的流速可以在每分钟约1,500到约4,000加仑的范围内,并且典型的压力可以在每平方英寸约7,500到约15,000磅的范围内。此类高流速和高压可能导致与流体流相关联的组件显著磨损。进一步地,与十年前进行的类似操作相比,当前的压裂操作可能涉及多达两到三倍的将压裂流体递送到地层的液压马力。这种增加通常导致压裂操作的流体处理组件的使用寿命急剧缩短。另外,压裂流体可能含有具有腐蚀性质和磨蚀性质的物质或颗粒,这会增加暴露于压裂流体的组件的磨损速率。此外,组件可以包含增加流体流动通过组件的影响的内部通道和结构,如弯头、阀门、密封件和泵叶轮,它们可能会暴露于气蚀的影响。因此,与油田操作相关联的组件经常经历高磨损速率,导致需要更换,这导致与更换成本和停机时间相关联的大量费用。因此,可能期望开发用于延长油田组件的使用寿命的***和方法。本文所描述的至少一些实例可以解决上述可能的问题中的一个或多个可能的问题,以及可能的其它问题。
发明内容
如上文所提及的,与油田操作相关联的组件经常经历高磨损速率,导致需要更换,这导致与更换成本和停机时间相关联的大量费用。例如,许多组件是以高流速、高压和本领域技术人员将理解的其它使用和环境条件供应流体的***的一部分。高流速和高压可能导致与流体流相关联的组件显著磨损。另外,压裂流体可能含有具有腐蚀性质和磨蚀性质的物质或颗粒,这会增加暴露于压裂流体的组件的磨损速率。此外,组件可以包含增加流体流动通过组件的影响并且可能会暴露于气蚀的影响的内部通道和结构,如弯头、阀门、密封件和泵叶轮。
本公开总体上涉及涂料、油田操作组件和可以显著降低与油田操作组件相关联的磨损速率的相关方法。在一些实例中,涂料和方法可以通过在压裂流体穿过组件时吸收和/或消散压裂流体的能量来保护油田操作组件。在一些实例中,涂料和方法可以保护油田操作组件免受与压裂流体中的颗粒相关联的动能和/或与压裂流体在流过油田操作组件时的气蚀相关联的冲击能。
在第一方面,被配置成用于油田操作中的油田操作组件可以包含组件主体,所述组件主体包含被定位成在油田操作期间暴露于流体流的表面。油田操作组件还可以包含至少部分地覆盖组件主体的表面以增强组件主体的耐磨性的涂料,使得油田操作组件展现出大于约2的指示增加的耐磨性的比较因子。涂料可以包含施涂于组件主体表面的底漆和至少部分地涂覆底漆的涂料组合物。涂料组合物可以包含三官能硅烷、硅烷醇流体和填料。涂料组合物可以定位成与底漆化学键合。
另一方面,一种用于保护暴露于油田流体流动的油田操作组件的方法可以包含将底漆组合物施涂于油田操作组件。所述方法还包含使底漆组合物至少部分地固化以形成底漆层,使得所述底漆层与油田操作组件至少部分地机械键合。所述方法进一步可以包含将涂料组合物施涂于底漆层以及使涂料组合物至少部分地固化以形成与底漆层至少部分地化学键合的涂料层,从而增强油田操作组件的耐磨性,使得油田操作组件展现出大于约2的指示增加的耐磨性的比较因子。
在仍另外的方面,一种用于增加油田操作组件的使用寿命的方法可以包含至少部分地涂覆被定位成用于油田操作中的油田操作组件以获得在油田操作组件上的第一涂料层,从而增强油田操作组件的耐磨性,使得油田操作组件展现出大于约2的指示增加的耐磨性的比较因子,所述油田操作组件被定位成用于油田操作中。所述方法还可以包含将油田操作组件并入到油田操作中以及将油田操作组件暴露于油田操作中的流体流持续第一时间段。所述方法进一步可以包含从油田操作组件上至少部分地去除第一涂料层的至少一部分以及至少部分地涂覆油田操作组件以获得油田操作组件上的第二涂料层。第一涂料层或第二涂料层中的一个或多个可以包含三官能硅烷、硅烷醇流体和填料。第一涂料层或第二涂料层中的所述一个或多个可以被定位成在暴露于与油田操作相关联的流体流时降低油田操作组件的磨损速率。
根据又另外的方面,一种用于施涂于被配置成暴露于油田流体的油田操作组件的表面的涂料组合物可以包含三官能硅烷、硅烷醇和填料。在一些实例中,所述涂料组合物中的硅可以被配置成与包含环氧树脂的经固化的底漆组合物化学键合。
另一方面,被配置成用于油田操作中的油田操作组件可以包含油田操作组件和至少部分地覆盖所述组件的涂料。在一些实例中,涂料可以包含至少部分地涂覆组件的涂料组合物,并且涂料组合物可以包含三官能硅烷、硅烷醇流体和填料。在一些实例中,所述涂料组合物可以被配置成与经固化的环氧树脂底漆化学键合。
在仍另一方面,一种用于将涂料组合物施涂于被配置成用于油田操作中的油田操作组件的至少一部分的方法可以包含将底漆组合物施涂于油田操作组件以及使底漆组合物至少部分地固化以形成在组件的至少一部分上至少部分地固化的底漆层。所述至少部分地固化的底漆层可以被配置成与组件的至少一部分形成机械键。所述方法可以进一步包含将涂料组合物施涂于所述至少部分地固化的底漆层。在一些实例中,涂料组合物可以包含三官能硅烷、硅烷醇流体和填料。所述方法可以进一步包含使涂料组合物至少部分地固化,使得涂料组合物与所述至少部分地固化的底漆至少部分地化学键合。
在又另一方面,一种用于保护暴露于油田流体流动的油田操作组件的方法可以包含将底漆组合物施涂于组件以及使底漆组合物至少部分地固化以形成底漆层,使得底漆层与组件至少部分地机械键合。所述方法可以进一步包含将涂料组合物施涂于底漆层以及使涂料组合物至少部分地固化以形成与底漆层至少部分地化学键合的涂料层。
根据另外的方面,一种用于消散通过与流体流相关联的气蚀产生的能量的方法可以包含在组件的至少一部分上提供涂料,所述气蚀与暴露于油田流体的油田操作组件有关。在一些实例中,所述提供可以包含将底漆组合物施涂于油田操作组件并且使底漆组合物至少部分地固化以形成底漆层,使得所述底漆层与组件至少部分地机械键合。所述方法可以进一步包含将涂料组合物施涂于底漆层以及使涂料组合物至少部分地固化以形成与底漆层至少部分地化学键合的涂料层。
在仍另外的方面,一种用于消散与冲击油田操作组件的油田流体中的颗粒相关联的动能的方法可以包含在组件的至少一部分上提供涂料层。在一些实例中,所述提供可以包含将底漆组合物施涂于油田操作组件并且使底漆组合物至少部分地固化以形成底漆层,使得所述底漆层与组件至少部分地机械键合。所述方法可以进一步包含将涂料组合物施涂于底漆层以及使涂料组合物至少部分地固化以形成与底漆层至少部分地化学键合的涂料层。
在仍另一方面,一种用于增加油田操作组件的使用寿命的方法可以包含至少部分地涂覆油田操作组件以获得在组件上的第一涂料层,所述油田操作组件被配置成用于油田操作中。在一些实例中,所述方法可以进一步包含将油田操作组件并入到油田操作中以及将油田操作组件暴露于油田操作中的流体流持续第一时间段。所述方法可以进一步包含从油田操作组件上至少部分地去除第一涂料层的至少一部分以及至少部分地涂覆油田操作组件以获得组件上的第二涂料层。在一些实例中,第一涂料层或第二涂料层中的至少一个可以包含三官能硅烷、硅烷醇流体和填料。第一涂料层或第二涂料层中的所述至少一个可以被配置成在暴露于与油田操作相关联的流体流时降低油田操作组件的磨损速率。
根据另外的方面,一种用于修复油田操作组件上的涂料损坏的方法可以包含暴露与涂料的损坏部分相关联的第一底漆层的至少一部分,所述油田操作组件被配置成用于油田操作中。所述方法可以进一步包含将底漆组合物施涂于第一底漆层的至少一部分以及使底漆组合物至少部分地固化以获得与第一底漆层的至少一部分键合的第二底漆层。所述方法还可以包含将涂料组合物施涂于第二底漆层以及使涂料组合物至少部分地固化,使得涂料组合物与第二底漆层至少部分地化学键合。
在仍另一方面,一种用于修复油田操作组件上的涂料损坏的方法可以包含暴露与涂料的损坏部分相关联的第一底漆层的至少一部分以及去除第一底漆层的至少一部分以暴露组件的表面,所述油田操作组件被配置成用于油田操作中。所述方法可以进一步包含将底漆组合物施涂于油田操作组件的表面并且使底漆组合物至少部分地固化以获得与所述组件表面键合的第二底漆层。所述方法还可以包含将涂料组合物施涂于第二底漆层以及使涂料组合物至少部分地固化,使得涂料组合物与第二底漆层至少部分地化学键合。
在又另一方面,一种用于从油田操作组件中替换第一涂料的至少一部分的方法可以包含从油田操作组件去除第一涂料的至少一部分以及暴露组件的至少一部分以及清洁组件的至少一部分,所述油田操作组件被配置成用于油田操作中。所述方法可以进一步包含将底漆组合物施涂于油田操作组件的至少一部分以及使底漆组合物至少部分地固化以形成与组件的至少一部分至少部分地机械键合的底漆层。所述方法还可以包含将涂料组合物施涂于底漆层以及使涂料组合物至少部分地固化以形成与底漆层至少部分地化学键合的涂料层。
根据另外的方面,一种用于制备用于施涂于油田操作组件的至少一部分以减少由油田流体流动诱导的损坏的涂料组合物的方法可以包含提供三官能硅烷,提供硅烷醇流体以及提供填料。所述方法可以进一步包含将所述三官能硅烷、所述硅烷醇流体和所述填料组合。所述方法可以进一步包含混合所述三官能硅烷、所述硅烷醇流体或所述填料中的一种或多种以获得涂料组合物。在一些实例中,所述涂料组合物可以被配置成在所述组件的所述至少一部分上形成涂料层,并且所述涂料层可以被配置成减少由油田流体流动诱导的损坏,使得所述油田操作组件展现出大于约2的指示增加的耐磨性的比较因子。
在又另一方面,一种用于调整涂料的硬度的方法可以包含制备涂料组合物,所述涂料被配置成保护被配置成暴露于油田流体的油田操作组件的至少一部分,使得所述油田操作组件展现出大于约2的指示增加的耐磨性的比较因子。涂料组合物可以包含一定量的三官能硅烷、一定量的硅烷醇流体和一定量的填料。所述方法可以进一步包含以下中的至少一项:(1)相对于三官能硅烷的量或填料的量中的至少一种增加硅烷醇流体的量以降低所述涂料的所述硬度;(2)相对于三官能硅烷的量或填料的量中的至少一种减少硅烷醇流体的量以增加所述涂料的所述硬度;(3)相对于三官能硅烷的量或硅烷醇流体的量中的至少一种增加填料的量以增加所述涂料的所述硬度;或(4)相对于三官能硅烷的量或硅烷醇流体的量中的至少一种减少填料的量以降低所述涂料的所述硬度。在一些实例中,所述涂料组合物可以被配置成在所述组件的所述至少一部分上形成涂料层,并且所述涂料层可以被配置成减少由油田流体流动诱导的损坏。
在仍另一方面,一种用于调整用于施涂于油田操作组件的至少一部分的涂料组合物的粘度的方法可以包含制备涂料组合物,所述油田操作组件被配置成暴露于油田流体。涂料组合物可以包含一定量的三官能硅烷、一定量的硅烷醇流体、一定量的填料和一定量的溶剂。所述方法可以进一步包含以下中的一项:(1)相对于三官能硅烷的量、硅烷醇流体的量或填料的量中的至少一种增加溶剂的量以降低所述涂料组合物的所述粘度;或(2)相对于三官能硅烷的量、硅烷醇流体的量或填料的量中的至少一种减少溶剂的量以增加所述涂料组合物的所述粘度。在一些实例中,所述涂料组合物可以被配置成在所述组件的所述至少一部分上形成涂料层,并且所述涂料层可以被配置成减少由油田流体流动诱导的损坏,使得所述油田操作组件展现出大于约2的指示增加的耐磨性的比较因子。
根据又另一方面,一种用于在油田操作组件的表面上提供柔性涂料的方法可以包含将底漆组合物施涂于所述组件,所述油田操作组件被配置成暴露于油田流体流动。在一些实例中,底漆组合物可以包含环氧树脂。所述方法可以进一步包含使底漆组合物至少部分地固化以获得干膜厚度范围为约20微米至约100微米的底漆层。所述方法还可以包含将第一涂料组合物施涂于底漆层,并且所述第一涂料组合物可以包含三官能硅烷、硅烷醇或填料中的至少一种。所述方法可以进一步包含使第一涂料组合物至少部分地固化以获得干膜厚度范围为约100微米至约250微米的第一涂料层。在一些实例中,所述方法可以进一步包含将第二涂料组合物施涂于第一涂料层,并且所述第二涂料组合物可以包含三官能硅烷、硅烷醇或填料中的至少一种。所述方法可以进一步包含使第二涂料组合物至少部分地固化以获得干膜厚度范围为约100微米至约250微米的第二涂料层。在一些实例中,底漆层、第一涂料层或第二涂料层中的至少一种可以被配置成减少油田流体流动对油田操作组件的损坏。
在又另一方面,一种用于在油田操作组件的表面上提供弹性涂料的方法可以包含将底漆组合物施涂于所述组件,所述油田操作组件被配置成暴露于油田流体流动。在一些实例中,底漆组合物可以包含环氧树脂。所述方法可以进一步包含使底漆组合物至少部分地固化以获得干膜厚度范围为约20微米至约100微米的底漆层。所述方法还可以包含将第一涂料组合物施涂于底漆层,并且所述第一涂料组合物可以包含三官能硅烷、硅烷醇或填料中的至少一种。所述方法可以进一步包含使第一涂料组合物至少部分地固化以获得干膜厚度范围为约100微米至约250微米的第一涂料层。所述方法还可以包含将至少一种另外的涂料组合物施涂于第一涂料层。所述至少一种另外的涂料组合物可以包含三官能硅烷、硅烷醇或填料中的至少一种。所述方法可以进一步包含使至少一种另外的涂料组合物至少部分地固化以获得至少一种另外的涂料层。在一些实例中,第一涂料层和至少一种另外的涂料层的总干膜厚度可以在约500微米至约1000微米的范围内。在一些实例中,底漆层、第一涂料层或所述至少一种另外的涂料层中的至少一种可以被配置成减少油田流体流动对油田操作组件的损坏。
下文更详细地讨论这些示例性方面和实施例的仍其它方面、实例和优点。应当理解,前述信息和以下详述的说明仅是各个方面和实施例的说明性实例,并且旨在提供用于理解所要求保护的方面和实施例的性质和特征的概述或框架。因此,通过参考以下描述和附图,这些和其它目的以及本文本公开的本公开的优点和特征将变得显而易见。此外,应当理解,本文所描述的各个实施例的特征不是相互排斥的并且可以以各种组合和排列存在。
附图说明
被包含以提供对本公开的实施例进一步理解的、并入本说明书并且构成其一部分的附图展示了本公开的实施例,并且与详细描述一起用于解释本文所讨论的实施例的原理。未尝试比本文所讨论的示例性实施例的基本理解可能所需的更详细地并且以可能对其进行实践的各种方式示出本公开的结构细节。根据惯例,下文讨论的附图的各种特征不一定按比例绘制。附图中的各种特征和元件的尺寸可以扩大或缩小以更清楚地说明本公开的实施例。
图1是包含示例压裂***的示例油田操作的示意性俯视图,所述示意性俯视图包含示意性描绘的示例油田组件的部分截面视图,所述示例油田组件具有至少部分地被根据本公开的示例底漆层和示例涂料层涂覆的内表面。
图2A是示例流体端的示意性透视图,所述示例流体端可以并入到根据本公开的压裂***中。
图2B是示出了流体端的示例内部部分的示意性透视图,如根据本公开的图2A所示的流体端。
图2C是示例流铁组件的示意性透视图,所述示例流铁组件可以与油田操作的流体输送部分相关联,如根据本公开的压裂***。
图2D是示例压裂堆(fracturing stack)或压裂堆(frac stack)的示意性透视图,所述压裂堆可以与油田操作的流体输送部分相关联,如根据本公开的压裂***。
图3是示例流铁组件的部分横截面示意图,所述示例流铁组件具有至少部分地涂覆有底漆层和涂料层的内表面并且示出了穿过根据本公开的油田操作组件的示例流体。
图4是示例流铁组件的部分横截面示意图,所述示例流铁组件具有至少部分地涂覆有底漆层和涂料层的内表面并且示出了根据本公开的指向内表面并偏离流铁组件的内表面的示例流体流。
图5是示出了根据本公开的油田组件的未涂覆部分、底漆层和底漆层上的涂料层的示意性透视图。
图6是根据本公开的底漆层、底漆层上的第一涂料层、第一涂料层上的第二涂料层以及第二涂料层上的第三涂料层的示意性透视图。
图7是与根据本公开的接触示例涂料层的示例颗粒的示意性透视图。
图8是根据本公开的被配置成将涂料组合物施涂于油田操作组件的示例涂料组合件的示意图。
图9A、9B、9C和9D是根据本公开的测试布置的示意图,所述测试布置包含在相对于测试样品的夹角β下暴露于测试流体流的测试样品。
图10是根据本公开的测试未涂覆(裸)测试样品、经涂覆测试样品和涂覆有化学抗性涂料的测试样品的测试结果的累积磨损深度(英寸(in))对暴露于测试流体流的时间(小时(hr))的曲线图,模拟在不同的夹角下暴露于流体流的山羊头组件。
图11是根据本公开的测试未涂覆(裸)测试样品和经涂覆测试样品的测试结果的累积磨损深度(英寸(in))对暴露于测试流体流的时间(小时(hr))的曲线图,模拟以不同的夹角暴露于流体流的流体端。
图12是根据本公开的测试未涂覆(裸)测试样品和经涂覆测试样品的测试结果的累积磨损深度(英寸(in))对暴露于测试流体流的时间(小时(hr))的曲线图,模拟在不同的夹角下暴露于流体流的压裂铁。
图13是根据本公开的测试未涂覆(裸)测试样品和经涂覆测试样品的测试结果的累积质量损失(克(g))对暴露于测试流体流的时间(小时(hr))的曲线图,模拟在零度下暴露于流体流的山羊头、流体端和压裂铁。
图14是根据本公开的测试未涂覆(裸)测试样品和经涂覆测试样品的测试结果的累积质量损失(克(g))对暴露于测试流体流的时间(小时(hr))的曲线图,模拟在30度下暴露于流体流的山羊头、流体端和压裂铁。
图15是根据本公开的来自测试未涂覆(裸)测试样品和经涂覆测试样品的测试结果的累积质量损失(克(g))对暴露于测试流体流的时间(小时(hr))的曲线图,模拟以45度暴露于流体流的山羊头、流体端和压裂铁。
图16是根据本公开的来自测试未涂覆(裸)测试样品和经涂覆测试样品的测试结果的累积质量损失(克(g))对暴露于测试流体流的时间(小时(hr))的曲线图,模拟以60度暴露于流体流的山羊头、流体端和压裂铁。
图17是根据本公开的测试未涂覆(裸)测试样品和经涂覆测试样品的测试结果的累积磨损深度(英寸(in))对暴露于测试流体流的时间(小时(hr))的曲线图,模拟在零度下暴露于流体流的山羊头、流体端和压裂铁。
图18是根据本公开的测试未涂覆(裸)测试样品和经涂覆测试样品的测试结果的累积磨损深度(英寸(in))对暴露于测试流体流的时间(小时(hr))的曲线图,模拟在30度下暴露于流体流的山羊头、流体端和压裂铁。
图19是根据本公开的来自测试未涂覆(裸)测试样品和经涂覆测试样品的测试结果的累积磨损深度(英寸(in))对暴露于测试流体流的时间(小时(hr))的曲线图,模拟以45度暴露于流体流的山羊头、流体端和压裂铁。
图20是根据本公开的来自测试未涂覆(裸)测试样品和经涂覆测试样品的测试结果的累积磨损深度(英寸(in))对暴露于测试流体流的时间(小时(hr))的曲线图,模拟以60度暴露于流体流的山羊头、流体端和压裂铁。
图21是条形图,示出了根据本公开的相对于裸样品和经涂覆样品0.014英寸的磨损深度的估计小时,模拟在不同夹角和两种砂粒大小(270目和更大的100目)中的每一种下暴露于流体流的山羊头、流体端和压裂铁。
图22是条形图,示出了根据本公开的相对于裸样品、涂料深度为0.014英寸(“经涂覆”)的样品、涂料深度为0.028英寸(“厚涂覆”)的样品和涂覆有化学抗性涂料(“化学抗性”)的样品0.014英寸的磨损深度的估计小时,模拟在零度和30度以及两种砂粒大小(270目和更大的100目)中的每一种下暴露于流体流的山羊头。
具体实施方式
现在参考其中相同的数字在几个视图中表示相同的部分的附图,提供以下描述作为示例性实施例的有效教导,并且相关领域的技术人员将认识到可以对所描述的实施例进行许多改变。还将显而易见的是,本文所描述的实施例的期望益处中的一些期望益处可以通过选择实施例的特征中的一些特征而不利用其它特征来获得。因此,本领域的技术人员将认识到对本文所描述的实施例的许多修改和改编是可能的,并且在某些情况下甚至可以是期望的并且是本公开的一部分。因此,提供以下描述作为对实施例的原理的说明而不是对其的限制。
本文所使用的措辞和术语是出于说明的目的并且不应该被认为具有限制性。如本文所使用的,术语“多个”是指两个或更多个项或组件。术语“包括”、“包含”、“携带”、“具有”、“含有”和“涉及”,无论是在书面描述或权利要求等中,都是开放式术语,即意指“包含但不仅限于。”因此,使用这些术语意指涵盖其后列出的项及其等效物以及附加项。关于任何权利要求,只有过渡短语“由…组成”和“基本上由…组成”分别是封闭或半封闭的过渡短语。在权利要求书中使用如“第一”、“第二”、“第三”等顺序术语来修改权利要求元素本身并不意味着一个权利要求元素的任何优先权、优先级、或顺序优于另一个权利要求元素或者方法的动作被执行的时间顺序,而是仅用作用于将具有某个名称的一个权利要求元素与具有相同名称(但使用顺序术语)的另一元素进行区分的标签,从而区分这些权利要求元素。
通常,本公开概述了涂料组合物、经涂覆组件和相关方法,并且特别是用于保护组件免受与油田操作中流体流相关的磨损的涂料组合物、经涂覆组件和相关方法。油田操作可以包含与石油勘探、钻井、完井、增产和/或生产相关,例如与石油工业相关的任何现场活动。在一些情况下,例如,油田操作还可以包含此类操作的后勤活动,包含管道和管道部件,如管道泵、弯头和各种管道段。油田操作中的流体流可以包含任何油田流体流,包含与任何油田操作相关联的任何流体或流体样材料,包含但不限于压裂流体或与水力压裂操作相关的任何流体、钻井流体、生产流体和/或储层流体。作为实例,压裂是刺激烃生产的油田操作,使得烃可以更容易或更轻易地从地下地层的地下流到井的钻孔中。尽管在本公开中讨论的许多实例是关于压裂设备、压裂组件和相关方法来解释的,但其它油田相关操作、组件和方法也被考虑。
图1是包含示例压裂***12(例如,水力压裂***)的示例油田操作10的示意性俯视图,并且示出了示意性描绘的示例油田组件14的部分截面视图,所述示例油田组件包含组件主体16,所述组件主体具有至少部分地被示例底漆层18和示例涂料层20涂覆的内表面。在一些实例中,压裂***12可以被配置成通过以高压和高流速将压裂流体泵入井中来压裂地层。压裂流体可以包含例如水、支撑剂和/或其它添加剂,如增稠剂和/或凝胶。例如,支撑剂可以包含砂粒、陶瓷珠粒或球、壳和/或其它微粒,并且可以与胶凝剂一起添加到压裂流体中以产生浆液。可以通过钻井以比地层内现有孔、裂缝、断层或其它空间可以接受的速率更快的速率将浆液通过一个或多个泵从表面压入到地下地层中。因此,压力迅速升高到地层破裂并开始压裂的程度。通过继续将压裂流体泵入到地层中,地层中的现有裂缝被扩大并且在远离井筒的方向上延伸,从而形成到井的流动路径。当压裂流体的泵送停止时,支撑剂可以用于防止扩大的裂缝闭合,或者当压裂流体的泵送停止时,可以降低扩大的裂缝的收缩程度。一旦井被压裂,使大量注入的压裂流体流出井,并且水和任何未留在扩大的裂缝中的支撑剂可以与井产生的烃分离,以保护下游设备免受损坏和腐蚀。在一些情况下,可以处理生产流以中和生产流中由压裂过程产生的腐蚀剂。
在图1所示的实例中,压裂***12包含用于为压裂流体供应水的多个水箱22、用于供应用于添加到压裂流体中的凝胶或药剂的化学品箱24以及用于为压裂流体供应支撑剂的多个支撑剂箱26(例如,砂箱)。所示的示例压裂***12还包含水合单元28,用于混合来自水箱22的水和来自化学品箱24的凝胶和/或药剂以形成混合物,例如胶凝水。所示实例还包含共混器30,所述共混器收纳来自水合单元28的混合物和通过输送器32来自支撑剂箱26的支撑剂。共混器30可以将混合物和支撑剂混合成浆液以用作压裂***12的压裂流体。一旦合并,浆液可以通过低压软管34排放,所述低压软管将浆液输送到压裂歧管38中的两条或更多条低-压管线36中。在所示实例中,压裂歧管38中的低-压管线36通过低压抽吸软管42将浆液输送到多个泵40。
泵40可以由马达(例如,内燃机和/或电动机)驱动并且在高压和/或高流速下通过单独的高压排放管线44将浆液(例如,包含水、药剂、凝胶和/或支撑剂的压裂流体)排放到压裂歧管38上的两个或更多个高-压流动管线46中,有时称为“导弹”。来自流动管线46的流在压裂歧管38处合并,并且流动管线46中的一条或多条流动管线提供与有时称为“山羊头”的歧管组合件48的流动连通。歧管组合件48将浆液递送到有时称为“拉链歧管”或“压裂歧管”的井口歧管50中。井口歧管50可以被配置成通过一个或多个阀的操作选择性地将浆液转向例如一个或多个井口52。一旦压裂过程停止或完成,从压裂地层返回的流排放到回流歧管54中,并且返回的流可以收集在一个或多个回流箱56中。
如在图1中所示意性描绘的,压裂***12的一个或多个组件可以被配置成便携式的,使得可以将压裂***12运输到井场、快速组装、操作相对较短的时间段、至少部分地拆卸并且运输到另一个井场的另一个位置以供使用。例如,组件可以由拖车运送和/或装入卡车,使得所述组件可以在井场之间轻松运输。
压裂***12的组件中的至少一些组件可以统称为“压裂铁”。此类组件可以包含例如钢管的笔直段和管接头、如三通配件、十字配件、横向配件和Y形配件等各种配件,它们可以提供分流或组合流动的接头,以及包含被配置成改变流动管线路线的配件流动管线组件,如弯头和旋转接头。在一些实例中,压裂铁可以被配置成在高压和/或高流速下输送压裂流体。在一些实例中,压裂铁可以在其中并入仪表、其它监测设备和/或控制装置,如截止阀、旋塞阀、止回阀、节流阀、压力释放阀、蝶阀和/或节流阀。
因为压裂***12的一些组件可能会经受高压和/或高流速,并且因为压裂流体可能含有具有磨损和/或腐蚀特性的物质,所以压裂***12的此类组件可能展现出高磨损速率和/或高故障率。涂料、经涂敷组件和/或相关方法的至少一些实例可以涉及降低此类磨损速率和/或故障率。
如图1所示,示例油田组件14具有组件主体16,所述组件主体具有至少部分地被示例底漆层18和示例涂料层20涂覆的内表面,以保护油田操作组件14免受流体流过油田操作组件14诱导的磨损,使得至少在一些实例中,可以降低油田操作组件14的磨损速率和/或故障率,和/或可以延长油田操作组件14的使用寿命,例如,如本文所解释的。在一些实例中,可以省略底漆层18或者可以存在多于一层的底漆层18,并且在一些实例中,可以存在更少或更多的涂料层20(例如,一层或两层涂料层20,或者四层或更多层涂料层20)。在具有多于一层的底漆层18的实例中,底漆层18可以是相同的材料或不同的材料,和/或底漆层18可以具有相同的厚度或不同的厚度。在具有多于一层的涂料层20的实例中,涂料层20可以是相同的材料或不同的材料,和/或涂料层20可以具有相同的厚度或不同的厚度。
图2A是呈示例流体端58的形式的组件14的示意性透视图,其可以并入到压裂***中,如图1所示的示例压裂***12。在图2A所示的实例中,流体端58包含流体端块60,所述流体端块通常可以由钢(例如,不锈钢)形成并且可以机加工以提供内部通道和/或可以形成有内部通道(例如,通过铸造)。在一些实例中,流体端58可以连接到具有多个往复式柱塞的往复泵的动力端,所述往复式柱塞循环地至少部分地延伸到流体端58中的通道中并且至少部分地从所述通道缩回。在缩回期间,低压流体(例如,压裂流体)被吸入到流体端58中,例如通过低-压吸入软管42(图1),并且在延伸期间,高压流体从流体端58排放,例如通过高压排放管线44(图1)。
例如,图2B是流体端58的示例内部部分62的示意性透视图,如图2A所示的流体端58。(图2A示出了单个部分62,但流体端可以包含更多内部部分。)示例部分62包含被配置成便于将流体吸入到流体端58的进气端口64和被配置成便于从流体端58排放流体的排气端口66。示例部分62还包含缸体68,所述缸体被配置成收纳泵的动力端的往复式柱塞。随着往复式柱塞至少部分地从缸体68缩回,流体通过进气端口64被吸入到流体端58中。当柱塞往复运动时,流体端58中进气端口64与排气端口66之间的阀(未示出)循环操作,以便于流体从流体端58的吸入和排放。以此示例方式,流体端58在低压下吸入流体并且在高压下排放流体。在一些实例中,流体端58可以包含多组进气端口、缸体和排气端口,从而以更高的压力和/或流速泵送流体。由于流体端58所暴露的高压和大体积,流体端块60、阀、阀座和/或流体端58的包装组可能经受高磨损速率和/或高故障率。
图2C是示例流铁组件70的示意性透视图,所述示例流铁组件可以与油田操作的流体输送部分相关联,如压裂***。如图2C所示,示例流铁组件70包含管状部分72,其中内部通道74由内表面76限定。图2C中所示的示例管状部分72形成U形。考虑了具有其它形状的管状部分,如笔直和九十度弯曲、钝角弯曲和锐角弯曲。如图2C所示,示例流铁组件70还包含在管状部分72的第一端处的第一联接器78和在管状部分72的第二相对端处的第二联接器80。第一和第二联接器78和80可以被配置成例如通过其它组件的互补联接器将流铁组件70联接到油田操作的其它组件(例如,压裂***)。
图2D是示例压裂堆82的示意性透视图,所述示例压裂堆可以与油田操作的流体输送部分相关联,如示例压裂***12。图2D中所示的示例压裂堆82包含示例山羊头84、示例上主阀86、示例下主阀88和示例闸阀90。示例压裂堆82通常可以对应于图1所示的歧管组合件48。在一些实例中,山羊头84可以被配置成用作与一个或多个井口(例如,类似于图1所示的井口52)流动连通的高压流动交叉。在一些实例中,例如,如所示出的,山羊头84可以包含多个联接器92,所述联接器被配置成将流铁连接到一个或多个井口,使得可以将压裂流体供应到一个或多个井口。在一些实例中,上主阀86和/或下主阀88可以被配置成在压裂操作期间至少部分地控制压裂流体到一个或多个井口的流动。例如,在紧急情况期间,上主阀86或下主阀88中的一个或多个可以闭合以关闭井口。在一些实例中,上主阀86和/或下主阀88可以被配置成手动操作和/或远程操作。在一些实例中,闸阀90中的一个或多个闸阀可以被配置成至少部分地控制通过压裂堆82的压裂流体流动,例如控制流体回流和/或在电缆抽空操作期间。
图3是具有至少部分地涂覆有底漆层98和一个或多个涂料层100(例如,涂料层100a、100b和100c,如所示出的)的内表面96的示例流铁组件94的部分横截面示意图,并且示出了穿过流铁组件94的示例流体102。示例流铁组件94可以对应于在油田操作中使用的任何流铁组件,例如可以由压裂***执行的压裂操作,如图1所示的示例压裂***12。尽管图3中所示的示例流铁组件94包含弯头,但流铁组件的其它构型会被考虑,如与油田操作相关联的任何流体处理组件。
图3所示的示例流铁组件94的内表面96至少部分地被示例底漆层98和示例涂料层100a、100b和100c涂覆以保护流铁组件94免受示例流体102流过流铁组件94诱导的磨损,使得至少在一些实例中,可以降低流铁组件94的磨损速率和/或故障率,和/或可以延长流铁组件94的使用寿命,例如,如本文所解释的。在图3的示意性示出的实例中,流体102是示例压裂流体,所述示例压裂流体包含例如水、一种或多种药剂和/或凝胶以及支撑剂104,所述支撑剂可以包含砂粒、陶瓷珠粒或球、壳和/或其它类似的微粒。在一些实例中,可以省略底漆层98或者可以存在多于一层的底漆层98。在具有多于一层的底漆层98的实例中,底漆层98可以是相同的材料或不同的材料,和/或底漆层98可以具有相同的厚度或不同的厚度。在一些实例中,可以存在更少或更多的涂料层100。在具有多于一层的涂料层100的实例中,涂料层100可以是相同的材料或不同的材料,和/或涂料层100可以具有相同的厚度或不同的厚度。
如在本文更详细地解释的,在一些实例中,涂料层100中的一个或多个可以由涂料组合物形成,并且涂料组合物可以包含三官能硅烷、硅烷醇和/或填料。在包含一个或多个底漆层98的实例中,底漆层可以由底漆组合物形成,所述底漆组合物可以包含环氧树脂。在一些实例中,底漆组合物或涂料组合物中的一种或多种可以至少部分地固化以形成干膜层。在一些实例中,底漆层可以至少部分地固化,并且与组件的至少一部分形成机械键。在一些实例中,所述涂料组合物可以被配置成与包含环氧树脂的经固化的底漆组合物化学键合。
图4是具有至少部分地涂覆有底漆层98和一个或多个涂料层100(例如,涂料层100a、100b和100c,如所示出的)的内表面108的示例流铁组件106的部分横截面示意图,并且示出了指向内表面108并偏离流铁组件106的内表面108的示例流体流110。如图4的示意性示出的实例中,流体流110是示例压裂流体,所述示例压裂流体包含例如水、一种或多种药剂和/或凝胶以及支撑剂112,所述支撑剂可以包含砂粒、陶瓷珠粒或球、壳和/或其它类似的微粒。如在图4中所示意性描绘的,涂料层100中的一个或多个可以被配置成响应于流体流110冲击涂料层100而压缩和/或弯曲。如在本文更详细地解释的,涂料层中的一个或多个的压缩和/或弯曲可能导致涂料层100中的一个或多个吸收和/或消散与流体流110相关联的能量,在至少一些实例中,这可以用于保护流铁组件106的内表面108。在一些实例中,与流体流106相关联的能量可以包含热能和/或动能,这可能是由例如流体流110的温度、流体流110的流速、支撑剂104对一个或多个涂料层100的冲击和/或由流体流110的气蚀以及与流体流相关联的能量的其它可能形式的产生的冲击造成的。在至少一些实例中,一个或多个涂料层100也可以用于减少或消除与流体流110相关联的任何腐蚀作用。
图5是示出了根据本公开的如流铁组件106等油田操作组件的未涂覆部分、覆盖部分流铁组件106的一部分的底漆层98和覆盖底漆层98的涂料层100的示意性透视图。图6是示出了根据本公开的覆盖如流铁组件106等油田操作组件的一部分的底漆层98、覆盖底漆层98的一部分的第一涂料层100a、覆盖第一涂料层100a的一部分的第二涂料层100b和覆盖第二涂料层100b的一部分的第三涂料层100c的示意性透视图。
例如,底漆组合物可以被施涂于例如如本文所描述的流铁组件106,并且可以至少部分地固化(例如,完全固化)以形成与流铁组件106键合的底漆层98(例如,形成机械键、化学键,或机械键和化学键的组合)。此后,涂料组合物可以被施涂于例如如本文所描述的至少部分地固化的底漆层98,并且可以至少部分地固化(例如,完全固化)以形成与底漆层98键合的第一涂料层100a(例如,与底漆层98形成机械键、化学键,或机械键和化学键的组合)。此后,涂料组合物可以被施涂于例如如本文所描述的至少部分地固化的第一涂料层100a,并且可以至少部分地固化(例如,完全固化)以形成第二涂料层100b(例如,与第一涂料层100a形成机械键、化学键,或机械键和化学键的组合)。此后,涂料组合物可以被施涂于例如如本文所描述的至少部分地固化的第二涂料层100b,并且可以至少部分地固化(例如,完全固化)以形成第三涂料层100c(例如,与第二涂料层100b形成机械键、化学键,或机械键和化学键的组合)。经考虑在一些实施例中,底漆层98可以被省略,并且在其它实施例中,多于一个底漆层可以被施涂并至少部分地固化,如本领域技术人员将理解的。经考虑在一些实施例中,少于三个涂料层100可以被施涂并至少部分地固化,并且在其它实施例中,多于三个涂料层100可以被施涂并至少部分地固化。
图7是与根据本公开的接触示例涂料层100的如支撑剂104等示例颗粒的示意性透视图。在一些实施例中,一个或多个涂料层100(和/或一个或多个底漆层98)可以至少部分地弹性变形,例如以在如支撑剂104等颗粒的冲击下形成弹性和/或回弹凹陷114。例如,一个或多个底漆层98和/或一个或多个涂料层100可以将与颗粒的冲击相关联的动能作为热能消散,并且从而在颗粒到达基板之前对其进行抑制,使得冲击颗粒可以不对基板(例如,油田操作组件)造成侵蚀、破碎和/或变形。因为在至少一些实例中,所述一个或多个涂料层100可以吸收振动能以及动能,可以抑制通过冲击颗粒在涂料层100中诱导的二次振动,这可以防止二次振动传递到基板。另外,在至少一些实例中,所述一个或多个涂料层100可以是柔性的,并且因此一个或多个涂料层可以不妨碍组件的弯曲或对弯曲的组件施加另外的机械应力,如本领域技术人员将理解的。
在至少一些实例中,所述一个或多个涂料层100可以用于保护任何流体处理部件免受周围环境的降解。例如,一个或多个涂料层可以被配置成保护流体处理部件免受颗粒冲击、撞击或气蚀引起的侵蚀。颗粒冲击的侵蚀可能是由夹带在流体流中的颗粒(例如,支撑剂)引起的,所述流体流可以是气体流或液体流。撞击可以是一种加速的腐蚀形式,与流体流中夹带的气泡相关联。气蚀可能发生在如水等不可压缩的流体中,并且气蚀可能涉及流体在低压下沸腾引起的气泡的形成,以及气泡的突然塌陷。单个此类气泡的形成和塌陷可以被认为是气蚀事件。因此在一些情况下,颗粒冲击、撞击和/或气蚀机制中的多于一个机制可以基本上同时作用于如流铁组件等流体处理部件。
在涂料组合物的至少一些实例中,涂料组合物可以包含三官能硅烷。在至少一些此类实例中,三官能硅烷可以包含乙氧基硅烷、酮肟基硅烷、烯氧基硅烷、胺硅烷、烷氧基硅烷和/或烯基硅烷。在至少一些此类实例中,三官能硅烷可以包含乙基三乙酰氧基硅烷和/或乙烯基三乙酰氧基硅烷。一些此类实例中,三官能硅烷可以包含甲基三(甲基-乙基-酮肟基)硅烷和/或乙烯基三(甲基-乙基-酮肟基)硅烷。
在涂料组合物的至少一些实例中,涂料组合物可以包含如硅烷醇流体等硅烷醇。在至少一些此类实例中,所述硅烷醇流体可以包含如聚二甲基硅氧烷等聚二烷基化硅氧烷。例如,所述硅烷醇流体可以包含羟基封端的聚二甲基硅氧烷。一些此类实例中,硅烷醇流体的运动粘度的范围可以为约90厘沲至约150,000厘沲(例如,约100厘沲至约130,000厘沲、约200厘沲至约100,000厘沲、约300厘沲至约90,000厘沲、约400厘沲至约85,000厘沲、或约500厘沲至约70,000厘沲)。对于包含线性链和/或单模态分子量分布的硅烷醇流体,所述硅烷醇流体的重均分子量(MW)的范围可以为约4,000克/摩尔(g/mol)至约150,000g/mol(例如,约8,000克/摩尔至约140,000g/mol、约12,000克/摩尔至约120,000g/mol或约10,000克/摩尔至约100,000g/mol)和/或羟基含量范围为约0.8wt%至约0.02wt%(例如,约0.7wt%至约0.05wt%、约0.6wt%至约0.10wt%或约0.5wt%至约0.15wt%)。在一些实例中,硅烷醇流体的运动粘度的范围可以为约700厘沲至约130,000厘沲(例如,具有性链和单模态分布),粘度为约700厘沲(例如,约500厘沲至约900厘沲或约600厘沲至约800厘沲),对应MW为约18,000g/mol并且羟基含量为约0.2wt.%。在一些实例中,硅烷醇流体的运动粘度的范围可以为约2,000厘沲至约130,000厘沲(例如,具有性链和单模态分布),粘度为约2,000厘沲(例如,约1,500厘沲至约2,500厘沲或约1,750厘沲至约2,250厘沲),对应MW为约35,000g/mol并且羟基含量为大约0.09wt.%。在一些实例中,硅烷醇流体的运动粘度的范围可以为约40,000厘沲至约130,000厘沲(例如,具有性链和单模态分布),粘度为40,000厘沲(例如,约35,000厘沲至约45,000厘沲或约37,500厘沲至约42,500厘沲),对应MW为约85,000g/mol并且羟基含量为约0.04wt.%。
在至少一些实例中,涂料组合物可以包含一种或多种填料。在至少一些此类实例中,一种或多种填料可以包含气相二氧化硅和/或增强剂,例如玻璃纤维、云母、硅灰石、高岭土和/或其它层状硅酸盐。在至少一些包含气相二氧化硅的实例中,气相二氧化硅可以在添加到涂料组合物的其余部分之前或期间用药剂处理。处理剂的实例包含六亚甲基二硅氮烷、二乙烯基四亚甲基二硅氮烷、氯硅烷和/或聚二甲基硅氧烷。在至少一些实例中,所述一种或多种填料可以包含具有相对较高纵横比和/或相对较高形状因子的颗粒。例如,填料可以包含云母,并且具有高面积--厚度比平方根的云母片可以包含在涂料组合物中。在至少一些实例中,填料可以包含玻璃纤维,并且具有高长径比的玻璃纤维可以包含在涂料组合物中。在一些实例中,填料的纵横比为至少2,形状因子为至少2或长径比为至少2。在至少一些实例中,多于一种类型的填料可以包含在涂料组合物中。例如,气相二氧化硅和云母都可以包含在涂料组合物中。
在至少一些实例中,涂料组合物可以包含催化剂,例如用于加速涂料组合物的固化。在至少一些此类实例中,多于一种催化剂可以掺入涂料组合物中。在至少一些包含催化剂的实例中,涂料组合物可以包含锡催化剂,例如二月桂酸二丁基锡。
涂料组合物的至少一些实例可以包含一种或多种颜料剂。颜料剂可以用于改善经涂覆流体处理组件的美学外观和/或保护流体处理组件免受可见光和/或紫外光。在至少一些实例中,涂料组合物可以包含一种或多种溶剂,例如二甲苯和/或矿油精。溶剂可以用于调节(例如,降低)涂料组合物的粘度,例如以便促进混合涂料组合物和/或将其施涂于流体处理组件。例如,一种或多种溶剂可以包含在涂料组合物中以促进通过使用喷雾器的喷涂将涂料组合物施涂于流体处理组件。
根据至少一些实例,与相对较硬的涂料层和具有相对较高模量的涂料层相比,相对较软的涂料层和/或具有相对较低模量的涂料层可以相对更有效地保护如流铁组件等流体处理组件免受颗粒冲击、撞击和/或气蚀的损坏和/或侵蚀。在至少一些实例中,涂料组合物可以被调节和/或调整以形成为在某些环境中使用而调节的涂料层。例如,可以调整涂料层的相对硬度。
在至少一些实例中,一种用于调整涂料的硬度的方法可以包含制备涂料组合物,所述涂料被配置成保护被配置成暴露于如压裂流体等流体的组件的至少一部分。涂料组合物可以包含例如一定量的三官能硅烷、一定量的硅烷醇流体和一定量的填料。用于调整涂料层硬度的方法可以包含以下中的至少一项:(1)相对于三官能硅烷的量或填料的量中的至少一种增加硅烷醇流体的量以降低所述涂料的所述硬度;(2)相对于三官能硅烷的量或填料的量中的至少一种减少硅烷醇流体的量以增加所述涂料的所述硬度;(3)相对于三官能硅烷的量或硅烷醇流体的量中的至少一种增加填料的量以增加所述涂料的所述硬度;或(4)相对于三官能硅烷的量或硅烷醇流体的量中的至少一种减少填料的量以降低所述涂料的所述硬度。
在至少一些实例中,涂料组合物的粘度可以例如通过改变涂料组合物中包含的溶剂(如果有的话)级分来调节和/或调整。例如,当打算例如通过用刷子和/或抹刀涂抹涂料组合物来手动施涂涂料组合物时,相对较高粘度的涂料组合物可能是期望的。当打算例如通过喷涂到如流铁组件等流体处理部件例上来施涂涂料组合物时,相对较低粘度的涂料组合物可能是期望的。
在至少一些实例中,一种用于调整用于施涂于油田操作组件的至少一部分的涂料组合物的粘度的方法可以包含制备涂料组合物,所述油田操作组件被配置成暴露于如压裂流体等流体。涂料组合物可以包含一定量的三官能硅烷、一定量的硅烷醇流体、一定量的填料和一定量的溶剂。用于调整涂料组合物的粘度的方法可以包含以下中的至少一项:(1)相对于三官能硅烷的量、硅烷醇流体的量或填料的量中的至少一种增加溶剂的量以降低所述涂料组合物的所述粘度;或(2)相对于三官能硅烷的量、硅烷醇流体的量或填料的量中的至少一种减少溶剂的量以增加所述涂料组合物的所述粘度。
在至少一些包含三官能硅烷、硅烷醇流体和填料的涂料组合物的实例中,基于非溶剂组分,所述三官能硅烷可以占所述涂料组合物的约0.01wt%至约20wt%;基于非溶剂组分,所述硅烷醇流体可以占所述涂料组合物的约40wt%至约99wt%;并且基于非溶剂组分,所述填料(例如,气相二氧化硅)可以占所述涂料组合物的约0.01wt%至约25wt%。在一些实例中,所述涂料组合物还可以包含一种或多种催化剂和/或一种或多种颜料,基于非溶剂组分,所述一种或多种催化剂占所述涂料组合物的约0.01wt%至约5wt%,基于非溶剂组分,所述一种或多种颜料占所述涂料组合物的约0.01wt%至约10wt%。
在至少一些实例中,涂料组合物可以包含一种或多种溶剂。例如,每100重量份涂料组合物的非溶剂组分,涂料组合物可以包含约10重量份至约300重量份的二甲苯以产生包含溶剂的涂料组合物,在一些实例中,所述包含溶剂的涂料组合物可以通过喷涂到组件上来施涂。例如,可以将约100重量份(例如,108重量份)的二甲苯添加到约100重量份涂料组合物的非溶剂组分中以产生包含溶剂的涂料组合物。
在至少一些包含三官能硅烷、硅烷醇流体和填料的涂料组合物的实例中,基于非溶剂组分,所述三官能硅烷可以占所述涂料组合物的约1.5wt%至约10wt%;基于非溶剂组分,所述硅烷醇流体可以占所述涂料组合物的约60wt%至约95wt%;并且基于非溶剂组分,所述填料(例如,气相二氧化硅)可以占所述涂料组合物的约3wt%至约13wt%。在至少一些此类实例中,三官能硅烷可以包含乙酰氧基硅烷和/或酮肟基硅烷。在一些实例中,所述涂料组合物可以包含一种或多种催化剂和/或一种或多种颜料,基于非溶剂组分,所述一种或多种催化剂占所述涂料组合物的约0.02wt%至约1wt%,基于非溶剂组分,所述一种或多种颜料占所述涂料组合物的约0.02wt%至约5wt.%。
在至少一些此类涂料组合物中,涂料组合物可以包含一种或多种溶剂。例如,每100重量份涂料组合物的非溶剂组分,涂料组合物可以包含约20重量份至约200重量份的二甲苯以产生包含溶剂的涂料组合物,在一些实例中,所述包含溶剂的涂料组合物可以通过喷涂到组件上来施涂。例如,可以将约108重量份的二甲苯添加到约100重量份涂料组合物的非溶剂组分中以产生包含溶剂的涂料组合物。
在至少一些实例中,涂料组合物可以包含三官能硅烷、硅烷醇流体和气相二氧化硅。基于非溶剂组分,所述三官能硅烷可以占所述涂料组合物的约2wt%至约7wt%;基于非溶剂组分,所述硅烷醇流体可以占所述涂料组合物的约85wt%至约92wt%;并且基于非溶剂组分,气相二氧化硅可以占所述涂料组合物的约5wt%至约10wt%。在至少一些此类实例中,三官能硅烷可以包含乙酰氧基硅烷和/或酮肟基硅烷。在至少一些此类实例中,所述涂料组合物可以包含一种或多种催化剂和/或一种或多种颜料,基于非溶剂组分,所述一种或多种催化剂占所述涂料组合物的约0.04wt%至约0.4wt%,基于非溶剂组分,所述一种或多种颜料占所述涂料组合物的约0.03wt%至约1wt.%。
在至少一些此类涂料组合物中,涂料组合物可以包含一种或多种溶剂。例如,每100重量份涂料组合物的非溶剂组分,涂料组合物可以包含约60重量份至约130重量份的二甲苯以产生包含溶剂的涂料组合物,在一些实例中,所述包含溶剂的涂料组合物可以通过喷涂到组件上来施涂。
在至少一些实例中,涂料组合物可以包含三官能硅烷、硅烷醇流体和气相二氧化硅。基于非溶剂组分,所述三官能硅烷可以占所述涂料组合物的约2wt%至约7wt%;基于非溶剂组分,所述硅烷醇流体可以占所述涂料组合物的约85wt%至约92wt%;并且基于非溶剂组分,气相二氧化硅可以占所述涂料组合物的约5wt%至约10wt%。在至少一些此类实例中,三官能硅烷可以包含乙基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、甲基三(甲基-乙基-酮肟基)硅烷和/或乙烯基三(甲基-乙基-酮肟基)硅烷。
在至少一些实例中,涂料组合物可以包含三官能硅烷、硅烷醇流体和气相二氧化硅。在至少一些此类实例中,三官能硅烷与硅烷醇流体的摩尔比可以在约5:1至约1,000:1的范围内,和/或气相二氧化硅与硅烷醇流体的摩尔比可以在约10:1至约1,000:1的范围内,其中出于比率计算的目的,气相二氧化硅的分子量等于二氧化硅的分子量。在至少一些涂料组合物的实例中,三官能硅烷与硅烷醇流体的摩尔比可以在约20:1至约300:1的范围内,和/或气相二氧化硅与硅烷醇流体的摩尔比可以在约100:1至约300:1的范围内,其中出于比率计算的目的,气相二氧化硅的分子量等于二氧化硅的分子量。
一种用于制备用于施涂于油田操作组件的至少一部分以减少由压裂流体流动诱导的损坏的涂料组合物的方法可以包含提供三官能硅烷、硅烷醇流体和填料以及将三官能硅烷、硅烷醇流体和填料组合。所述方法可以进一步包含混合所述三官能硅烷、所述硅烷醇流体和所述填料以获得涂料组合物。在一些实例中,所述涂料组合物可以被配置成在所述组件的所述至少一部分上形成涂料层,并且所述涂料层可以被配置成减少由压裂流体流动诱导的损坏。混合可以包含混合所述三官能硅烷、所述硅烷醇流体和所述填料以获得基本上均匀的涂料组合物。所述方法还可以包含提供溶剂并且将所述溶剂与所述涂料组合物混合。溶剂可以包含二甲苯、矿油精和/或其它石油馏出物。在一些实例中,对于每100重量份的非溶剂组分,所述溶剂可以占约10重量份至约300重量份。在一些实例中,所述方法可以包含提供催化剂并且将所述催化剂与所述涂料组合物混合。催化剂可以是锡催化剂。
一种用于在油田操作组件的表面上提供柔性涂料的方法可以包含将底漆组合物施涂于被配置成暴露于压裂流体流动的油田操作组件,所述油田操作组件被配置成暴露于压裂流体流动。在一些实例中,底漆组合物可以包含环氧树脂。所述方法还可以包含使底漆组合物至少部分地固化以获得干膜厚度范围为约20微米至约100微米的底漆层。所述方法可以进一步包含将第一涂料组合物施涂于底漆层。第一涂料组合物可以包含三官能硅烷、硅烷醇或填料中的至少一种。所述方法可以进一步包含使第一涂料组合物至少部分地固化以获得干膜厚度范围为约100微米至约250微米的第一涂料层。所述方法还可以包含将第二涂料组合物施涂于第一涂料层。第二涂料组合物可以包含三官能硅烷、硅烷醇和/或填料。所述方法还可以包含使第二涂料组合物至少部分地固化以获得干膜厚度范围为约100微米至约250微米的第二涂料层。底漆层、第一涂料层和/或第二涂料层可以被配置成减少压裂流体流动对油田操作组件的损坏。在所述方法的一些实例中,第一涂料组合物和第二涂料组合物可以基本上相同。所述方法还可以包含将至少一种另外的涂料组合物施涂于第二涂料层。所述至少一种另外的涂料组合物可以包含三官能硅烷、硅烷醇和/或填料。所述方法可以进一步包含使至少一种另外的涂料组合物至少部分地固化以获得至少一种另外的涂料层。在一些实例中,第一涂料层、第二涂料层和至少一种另外的涂料层的总干膜厚度可以在约500微米至约1,000微米的范围内。在一些实例中,第一涂料组合物、第二涂料组合物或至少一种另外的涂料组合物中的至少两种基本上相同。在所述方法的一些实例中,施涂至少一种另外的涂料组合物可以包含施涂第三涂料组合物,并且使至少一种另外的涂料组合物至少部分地固化可以包含使第三涂料组合物至少部分地固化以获得干膜厚度范围为约100微米至约250微米的第三涂料层。
一种用于在油田操作组件的表面上提供弹性涂料的方法可以包含将底漆组合物施涂于被配置成暴露于压裂流体流动的油田操作组件,所述油田操作组件被配置成暴露于压裂流体流动。底漆组合物可以包含环氧树脂。所述方法还可以包含使底漆组合物至少部分地固化以获得干膜厚度范围为约20微米至约100微米的底漆层以及将第一涂料组合物施涂于底漆层。第一涂料组合物可以包含三官能硅烷、硅烷醇和/或填料。所述方法还可以包含使第一涂料组合物至少部分地固化以获得干膜厚度范围为约100微米至约250微米的第一涂料层。所述方法可以进一步包含将至少一种另外的涂料组合物施涂于第一涂料层。所述至少一种另外的涂料组合物可以包含三官能硅烷、硅烷醇和/或填料。所述方法还可以包含使至少一种另外的涂料组合物至少部分地固化以获得至少另外的涂料层。在一些实例中,第一涂料层和至少一种另外的涂料层的总干膜厚度可以在约500微米至约1,000微米的范围内。在一些实例中,底漆层、第一涂料层和/或至少一种另外的涂料层可以被配置成减少压裂流体流动对油田操作组件的损坏。
对于本文所描述的底漆层和/或涂料层的至少一些实例已经令人惊讶地发现,它们对颗粒冲击和/或气蚀的侵蚀具有抗性,并且因此有效地保护如油田组件等流体处理组件免受颗粒冲击和/或气蚀的此类侵蚀。在至少一些实例中,如本文所呈现的测试结果所展示的,所提供的抗侵蚀性和侵蚀保护可以优于流体处理组件中使用的许多材料,例如钢、铝、碳化钨和镍。底漆层和/或涂料层的至少一些实例可以用于提供针对撞击影响和冲击如支撑剂等颗粒的影响的保护。例如,如本文所描述的,由三官能硅烷交-联的硅烷醇链可能导致具有意想不到的有用特性的涂料,例如抗侵蚀性,并且当用于保护流体处理组件免受颗粒冲击、撞击和/或气蚀的影响时,可以显著延长流体处理组件的使用寿命。
在不希望受到理论束缚的情况下,据信对于至少一些实例,本文所描述的底漆层和/或涂料层可以通过若干种可能机制中的至少一种机制来保护基板免受侵蚀和开裂。例如,底漆层和/或涂料层可以将与基板上或基板附近的气蚀相关联的振动能作为热能消散。在至少一些此类情况下,振动能可能无法到达基板并且可能不会诱导微裂纹的形成,这可能最终导致基板失效。此外,底漆层和/或涂料层可以将与颗粒的冲击相关联的动能作为热能消散,并且从而在颗粒到达基板之前对其进行抑制,使得冲击颗粒可以不对基板造成侵蚀、破碎和/或变形。因为在至少一些实例中,涂料层可以吸收振动能以及动能,可以抑制通过冲击颗粒在涂料层中诱导的二次振动,这可以防止二次振动传递到基板。另外,在至少一些实例中,涂料层可以是柔性的,并且因此涂料层可以不阻碍流体处理组件的弯曲或对弯曲的流体处理组件施加另外的机械应力。
对于至少一些实例,据信底漆层和/或涂料层对基板的保护、长操作寿命和柔韧性可以通过底漆层和/或涂料层的相对粘弹性性质来增强。此特性可以通过将动能和/或振动能转化成热能来帮助消散动能和/或振动能。底漆层和/或涂料层的弹性性质可以使底漆层和/或涂料层通过冲击颗粒而暂时变形并且在相对较短的时间段内基本上恢复到其/它们的原始形状。底漆层和/或涂料层的粘弹性性质可以源于底漆层和/或涂料层的分子结构。例如,硅烷醇流体可以是羟基封端的聚二烷基硅氧烷,例如在末端处用羟基封端的聚二甲基硅氧烷链(PDMS-OH)。当不经受应力时,硅烷醇链可以呈无规卷曲构型。然而,当经受应力时,链可能会伸长,但此后在释放应力时会恢复到其无规卷曲构型。
还据信三官能硅烷可以起到交联剂的作用。例如,三官能硅烷可以与涂料组合物组分上的羟基反应以形成共价键。当三官能硅烷的总数超过涂料组合物组分上的羟基总数时,所有羟基可以被来自三官能硅烷的官能团替代。例如,三官能硅烷可以与硅烷醇链上的羟基反应,并且在硅烷醇链与三官能硅烷反应后,所述硅烷醇链可以被称为官能化硅氧烷链。例如,三乙酰氧基化硅烷可以与硅烷醇链上的羟基反应以取代羟基,释放乙酸和/或在先前羟基所在的位点处键合以形成具有另外硅原子和两个乙酰氧基的硅氧烷链。当使用羟基封端的硅烷醇链时,可以形成乙酰氧基封端的硅氧烷链。三官能硅烷还可以与涂料组合物的其它组分上的羟基反应,例如填料上的羟基和颜料上的羟基,以形成官能化组分。
据信,当三官能硅烷的总数超过涂料组合物组分上的羟基总数,使得所有羟基被来自三官能硅烷的官能团(例如,乙酰氧基)替代并且不存在水时,官能化硅氧烷链(例如,如官能化填料或官能化颜料等其它官能化组分)和三官能硅烷之间基本上不会发生进一步的反应。因此,涂料组合物可以保持液体,只要它被保护免受湿气。然而,当涂料组合物暴露于水时,例如当涂料组合物施用于流体处理部件的表面并且与空气中的水分接触时,可能会发生进一步的反应。例如,在乙酰氧基化硅氧烷链的情况下,据信水与乙酰氧基反应以形成乙酸并且用羟基替代乙酰氧基。硅氧烷链上的羟基此后可以与硅氧烷链上剩余的乙酰氧基反应以释放乙酸并且在硅氧烷链之间形成键。类似地,可以在被官能化的组合物的其它组分(例如,填料和/或颜料)与硅氧烷链之间形成键。在至少一些实例中,无需施加人工产生的热量来使涂料层固化。因为用于形成交联的三官能硅烷具有硅氧烷链上的羟基可以键合的三个官能位点,所以可以形成链网络。在至少一些实例中,可以期望硅氧烷链通过羟基与官能团(例如,乙酰氧基)的反应与填料和/或颜料键合。填料和/或颜料可以用作另外的交联位点,许多硅氧烷链可以连接到所述交联位点上。在至少一些实例中,硅氧烷(例如,硅氧烷链)可以是抗紫外线的、抗氧化的、疏水性的、无毒的、化学惰性的和/或可以展现出抗价特性。在至少一些实例中,所述硅氧烷可以在相对较宽的温度范围内表现良好和/或可以展现出相对较高的蒸气渗透性。
根据至少一种假设,涂料层可以具有粘弹性性质,并且当颗粒冲击涂料层表面时,所产生的应力使涂料层暂时变形并且拉伸硅氧烷链。在变形过程中,链相互摩擦,并且通过摩擦,将冲击能量的一部分转化成热能。这种通过链间摩擦转化成热能可以解释涂料层的粘性性质。冲击后,硅氧烷链可以反冲,并且在反冲期间,链可以相互摩擦,使得通过颗粒冲击赋予涂料层的剩余能量可以转化成热能。在拉伸和反冲期间,交联可以起到保持涂料层中连接的硅氧烷链的拓扑结构的作用,使得涂料层恢复到颗粒冲击之前的原始形状。据信这种链拉伸和/或反冲作用可以解释涂料层的弹性性质。链拉伸、反冲和链间摩擦的过程也被认为是振动能转化成热能(例如,与气蚀事件相关联的振动能)的原因。根据此假设,涂料层的粘弹性性质可以提高涂料层抵抗颗粒冲击、撞击和/或气蚀的影响并且保护基板免受颗粒冲击、撞击和/或气蚀的能力。
在至少一些本文所描述的实例中,涂料组合物可以包含任何三官能硅烷和硅烷醇流体。在至少一些实例中,可以选择特定组分来控制由涂料组合物形成的涂料层的物理和化学特性,并且涂料组合物可以针对特定用途或期望结果进行调节。例如,在某些用途中,可以期望涂料层能够阻止或保护基板免受具有高动能的颗粒的影响。在至少一些此类情况下,例如可以使用具有相对较低分子量的硅烷醇链,使得可以获得高交联密度。每单位体积的大量交联可以用于防止材料在颗粒冲击时的太大变形,并且允许颗粒冲击的能量有效地分布在大量链中以降低一条链被拉伸到断裂点的可能性。其它用途可以使将相对较少的振动传递到流体处理组件的表面的涂料层是期望的或使涂料层适应流体处理组件的弯曲是期望的。据信,此类用途有时可以使使用具有相对较高分子量的硅烷醇链是期望的,使得可以形成具有相对较低交联密度和/或相对较低模量的材料。因此,对于至少一些实例,例如通过调整硅烷醇链中的至少一些硅烷醇链的分子量,可以实现涂料层的硬度与弹性之间的相对平衡以用于特定用途。
一种用于调整涂料的硬度的方法可以包含制备包含一定量的三官能硅烷、一定量的硅烷醇流体和一定量的填料的涂料组合物,所述涂料被配置成保护被配置成暴露于压裂流体的组件的至少一部分。所述方法可以进一步包含以下中的至少一项:(1)相对于三官能硅烷的量或填料的量中的至少一种增加硅烷醇流体的量以降低所述涂料的所述硬度;(2)相对于三官能硅烷的量或填料的量中的至少一种减少硅烷醇流体的量以增加所述涂料的所述硬度;(3)相对于三官能硅烷的量或硅烷醇流体的量中的至少一种增加填料的量以增加所述涂料的所述硬度;或(4)相对于三官能硅烷的量或硅烷醇流体的量中的至少一种减少填料的量以降低所述涂料的所述硬度。
一种用于调整用于施涂于油田操作组件的至少一部分的涂料组合物的粘度的方法可以包含制备包含一定量的三官能硅烷、一定量的硅烷醇流体、一定量的填料和一定量的溶剂的涂料组合物,所述油田操作组件被配置成暴露于压裂流体。所述方法还可以包含以下中的至少一项:(1)相对于三官能硅烷的量、硅烷醇流体的量或填料的量中的至少一种增加溶剂的量以降低所述涂料组合物的所述粘度;或(2)相对于三官能硅烷的量、硅烷醇流体的量或填料的量中的至少一种减少溶剂的量以增加所述涂料组合物的所述粘度。
在一些实例中,涂料组合物可以直接施涂于如流体处理组件等基板的表面。在一些实例中,可以将底漆层施涂于基板的表面以提高一个或多个涂料层对基板的粘附性。此类底漆层可以是环氧树脂底漆。例如,可以将环氧树脂底漆组合物施涂于基板的表面并且使其部分地和/或至少基本上固化以形成底漆层。此后可以将涂料组合物施涂于底漆层。在一些实例中,底漆组合物可以包含环氧树脂共混物和/或脂肪族胺。在一些实例中,环氧树脂共混物可以包含环氧氯丙烷和双酚(例如,双酚F,例如树脂862,由锐意卓越高性能产品有限责任公司(Resolution Performance Products LLC)制造,其可以是合适的环氧树脂共混物)。合适的脂肪族胺的实例是例如由锐意卓越高性能产品有限责任公司制造的EPIKURETM固化剂3218。在一些实例中,底漆组合物还可以包含硅烷粘合促进剂,例如三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷和/或3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷。在至少一些实例中,粘合促进剂被认为增强包含有硅酮的涂料层与底漆层的化学键合。在一些实例中,底漆组合物还可以包含其它组分,例如以控制粘度和/或促进底漆组合物施涂于基板。例如,底漆组合物可以包含流平剂、溶剂和/或颜料。流平剂可以是丁醇中的改性脲醛(例如,由氰特工业公司(Cytec Industries Inc.)制造的U-216-8树脂)。溶剂可以包含2-乙氧基乙醇和二甲苯的混合物。
在一些实例中,底漆组合物可以包含范围为约20wt%至约95wt%的环氧树脂共混物,包含范围为约0.5wt%至约10wt%的粘合促进剂,包含范围为约1wt%至约20wt%的脂肪族胺,并且包含流平剂、溶剂和/或范围约0.01wt%至约70wt%的颜料。在一些实例中,底漆组合物可以包含约26wt%的树脂862、约3.7wt%的3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、约6.8wt%的EPIKURETM固化剂3218、约0.78wt%的U-216-8树脂、约42wt%的2-乙氧基乙醇、约13.2wt%的二甲苯以及约7.8wt.%的颜料。
在一些实例中,在将底漆组合物施涂于流体处理组件的表面之前,根据若干个步骤中的至少一个步骤来制备表面。例如,表面可以被清除所有异物,如灰尘、棉绒、油、蜡、腐蚀产物、氧化和/或水。表面可以通过喷砂制备,所述喷砂可以去除异物并且提供可以促进粘合的机械轮廓。残留的灰尘可以通过强制空气(例如,吹***)去除。在一些实例中,在喷砂之后,可以避免用布等擦拭表面,例如以避免棉绒污染表面。在一些实例中,底漆组合物可以在制备表面的八小时内施涂,例如以防止制备的表面氧化。
在一些实例中,在将底漆组合物施涂于组件表面之前,可以混合底漆组合物的组分并且使其反应范围为约20分钟至约30分钟的时间段。底漆组合物可以通过将底漆组合物喷涂到表面上、将底漆组合物刷涂和/或涂抹到表面上、和/或将油田操作组件浸渍到底漆组合物中来施涂于油田操作组件(或其流体处理组件)的表面。在一些实例中,当通过喷涂施涂底漆组合物时,可以使用常规喷涂设备。在一些实例中,喷涂设备可以是大体积低压(HVLP)类型的。杯压力可以设置在约10磅每平方英寸(psi)至约20psi的范围内,并且空气压力可以设置在约30psi至约40psi的范围内,例如以增强雾化。
在将底漆组合物施涂于流体处理组件之后,可以使底漆组合物固化一段时间以形成底漆层。在一些实例中,可以使底漆组合物至少基本上固化。在一些实例中,可以使底漆组合物固化八小时或更长时间。在一些实例中,可以使底漆组合物固化十二小时或更长时间。在一些实例中,可以测试底漆层是否充分固化,例如通过用浸有溶剂的布擦拭底漆层。当充分固化时,底漆层的外观可以通常不受溶剂的影响,并且布通常可以不染上底漆层的任何颜色。在一些实例中,可以施涂底漆组合物以具有范围为约20微米(μm)至约80μm的干膜厚度(例如,溶剂蒸发后和/或固化后的厚度)。在至少一些实例中,据信当涂料组合物施涂于底漆层之上时,涂料组合物中未反应的官能团可以与底漆层中未反应的官能团反应,从而导致官能团之间的化学键合。
用于将涂料组合物施涂于流体处理组件的表面的示例技术可以包含例如将涂料组合物喷涂到表面上,将涂料组合物刷涂和/或涂抹在表面上和/或将表面浸渍到一批涂料组合物中。在一些实例中,已蒸发溶剂并且已至少部分地固化的涂料层的厚度(即,干膜厚度)可以在约200μm至约3,000μm的范围内。在一些实例中,涂料层的总干膜厚度可以在约500μm至约1,000μm的范围内。在一些实例中,涂料组合物可以使用HVLP喷涂设备通过喷涂来施涂。在一些实例中,杯压力可以设置在约15psi至约30psi的范围内,并且空气压力可以设置在约35psi至约50psi的范围内。在一些实例中,涂料组合物可以通过包含二甲苯和/或矿油精来稀释。在一些实例中,可以使用无气喷涂设备来施涂涂料组合物。在一些此类实例中,设备的压力设置可以在约2,000psi至约3,300psi的范围内。例如,压力可以在约3,000psi至约3,300psi的范围内。与使用HVLP喷涂设备喷涂所需的溶剂级分相比,无气喷涂技术可以减少所需的溶剂级分。
在一些实例中,可以通过将涂料组合物单次转移到表面来获得小于约200μm的干膜厚度。术语“转移”用于表示将单层涂料组合物沉积到如油田组件等基板的表面上。对于复杂和/或竖直表面,或为了获得大于约200μm的干膜厚度,涂料组合物可以以多个薄层施涂。在一些实例中,涂料组合物可以施涂于内表面,如管道或流体可以流过的其它组件的内表面。在一些实例中,可以施涂涂料组合物的初始层以实现范围为约70μm至约100μm的干膜厚度。可以使初始层基本上完全干燥并且至少基本上贯穿涂料层的整个厚度固化。在一些实例中,基本上完全固化可能需要约两小时至约三小时。在一些实例中,重要的是在基本固化之前不施涂涂料组合物的另外层,因为固化不充分可能会诱导先前施涂的涂料层与表面和/或底漆层分离,这可能会影响涂料层中的一层或多层对基板的粘合。在一些实例中,可以施涂后续层,并且后续层的干膜厚度可以为至多约500μm。在一些实例中,在检查此后续涂料层与表面或另一涂料层的分离之后,可以以约一小时的间隔施涂另外的后续涂料层。在一些实例中,可以施涂另外的后续涂料层以获得至多约500μm的涂料层干膜厚度。在一些实例中,可以将干膜厚度范围为约70μm至约100μm的初始涂料层喷涂到组件的表面上。可以使此初始涂料层至少基本上固化。此后可以将后续涂料层喷涂到油田操作组件的表面上并且使其至少基本上固化以获得范围为约200μm至约600μm的涂料层总干膜厚度。在一些实例中,可以将另外的后续层喷涂到油田操作组件的表面上并且使其至少基本上固化以获得范围为约200μm至约3,000μm的涂料层总干膜厚度。
在一些实例中,一种用于维持保护油田操作组件免受颗粒冲击、撞击和/或气蚀的侵蚀的方法可以包含修复和/或更换一个或多个涂料层。所述一个或多个涂料层可能在长时间段后最终磨损,并且在一些情况下,可能由于大的和/或尖锐的物体冲击涂料层或其它情况而损坏。在一些实例中,新的涂料层可以直接施涂于磨损或损坏的涂料层,并且通常可以展现出对先前施涂的涂料层的强粘合。在一些实例中,油田操作组件上的受损涂料层可以通过在磨损或损坏的涂料层之上施涂涂料组合物并且使所施用的涂料组合物基本上干燥和至少基本上固化来修复。在一些实例中,可以在施涂和固化涂料组合物之前从油田操作组件剥离一个或多个磨损或损坏的涂料层。在一些实例中,磨损或损坏的涂料层可以通过将油田操作组件的至少受影响的部分浸泡在例如矿油精中两个或更多小时的时间段(这可能导致涂料层膨胀)并且此后从组件表面刮除或以其它方式去除损坏的涂料层来去除。在一些实例中,可以通过集中的水射流切穿涂料层并将涂料层从组件上提起来去除损坏的涂料层。在一些此类实例中,水射流可以以约2,000psi或更高的压力排放。
对于具有在磨损或损坏的涂料层下方被磨损或损坏的涂料层暴露的底漆层的经涂覆组件,在一些实例中,在施涂用于新的涂料层的涂料组合物之前,可以至少部分地去除旧的底漆层。尽管涂料组合物可以牢固地粘附到先前施涂的涂料层上,但是在一些实例中,新的涂料层可能不会牢固地粘附到旧的底漆层上。因此,在一些实例中,在施涂新的涂料层之前至少部分地去除旧的底漆层可能是有利的。在一些实例中,旧的底漆层可以通过喷砂去除,并且因此在一些实例中,涂料组合物可以直接施涂于组件的表面,或者在一些实例中,底漆组合物可以施涂于油田操作组件的暴露表面以在施涂涂料组合物之前形成新的底漆层。在一些实例中,可以(例如,通过对原始底漆层进行轻微喷砂以暴露底漆层的先前未暴露部分)制备原始底漆层(例如,磨损或损坏的涂料层下方的底漆层)的表面,并且此后底漆组合物可以施涂于原始底漆层的制备的表面。
对于具有在相对较小的区域内遭受损坏的一个或多个涂料层的经涂覆组件,在一些实例中,在至少一些情况下,与将涂料组合物施涂于组件的整个表面相比,在小区域内修复所述一个或多个涂料层可能更经济。在一些实例中,当损坏仅存在于相对较小的区域处时(例如,损坏限于宽6毫米以上或以下的区域),并且当油田操作组件的底漆层未暴露时,可以清洁损坏的区域,例如以去除异物,可以施涂一层涂料组合物,并且可以使涂料组合物至少基本上固化。对于底漆层和/或油田操作组件的表面被暴露的实例,可以施涂底漆组合物并且使其在施涂涂料组合物之前至少基本上固化。在一些实例中,当损坏延伸到相对较大的区域内时(例如,损坏(例如,孔)存在于宽6毫米或更大的区域内),可以用例如环氧树脂胶粘剂处理或填充损坏的区域。在一些此类实例中,可以用油灰刀将环氧树脂胶粘剂加工到损坏的区域并使其平整,使得环氧树脂胶粘剂的表面在期望的最终表面下方约0.5毫米至约1毫米的范围内。此后,可以使环氧树脂胶粘剂至少基本上固化。在一些实例中,可以选择环氧树脂胶粘剂以包含促进粘合的硅烷,使得一旦环氧树脂胶粘剂固化,涂料组合物可以直接施涂于环氧树脂胶粘剂的表面,而无需预先施涂底漆层。在一些实例中,底漆组合物可以施涂于经固化的环氧树脂胶粘剂。在底漆组合物干燥并固化以形成底漆层之后,可以施涂涂料组合物。当修复小区域的损坏时,涂料组合物可以制备作为糊剂,例如通过不包含溶剂(或不包含尽可能多的溶剂)。在此类实例中,涂料组合物糊可以通过使用填缝枪、油灰刀和/或刷子来施涂,并且可以用油灰刀使涂料组合物糊剂平整。在修复相对较大区域的损坏的一些实例中,涂料组合物可以包含溶剂并且可以通过喷涂施涂。
一种用于修复油田操作组件上的涂料损坏的方法可以包含使与涂料的损坏部分相关联的第一底漆层的至少一部分暴露以及去除第一底漆层的至少一部分以暴露组件的表面,所述油田操作组件被配置成用于油田操作中。在一些实例中,所述方法可以进一步包含将底漆组合物施涂于油田操作组件的表面并且使底漆组合物至少部分地固化以获得与所述组件表面键合的第二底漆层。所述方法还可以包含将涂料组合物施涂于第二底漆层以及使涂料组合物至少部分地固化,使得涂料组合物与第二底漆层至少部分地化学键合。在一些实例中,使第一底漆层的至少一部分暴露可以包含将矿油精施涂于涂料并且刮掉涂料的至少一部分以使第一底漆层的一部分暴露。在一些实例中,去除第一底漆层的至少一部分可以包含对第一底漆层进行喷砂。
一种用于从油田操作组件中替换第一涂料的至少一部分的方法可以包含从油田操作组件去除第一涂料的至少一部分以及使组件的至少一部分暴露,所述油田操作组件被配置成用于油田操作中。所述方法还可以包含清洁油田操作组件的一部分以及将底漆组合物施涂于所述组件的一部分。所述方法可以进一步包含使底漆组合物至少部分地固化以形成与组件的一部分至少部分地机械键合的底漆层以及将涂料组合物施涂于底漆层。所述方法还可以包含使涂料组合物至少部分地固化以形成与底漆层至少部分地化学键合的涂料层。在一些实例中,清洁油田操作组件的一部分可以包含在至少约650°F的温度下加热油田操作组件的一部分至少约五小时。所述方法的一些实例还可以包含在施涂底漆组合物之前对油田操作组件的一部分进行喷砂。所述方法还可以包含在将涂料组合物施涂于底漆层之前将底漆组合物干燥至少十二小时、至少十八小时或至少二十四小时。在一些实例中,所述方法可以包含将涂料组合物干燥至少六小时、至少九小时或至少十二小时以及将涂料组合物的第二层施涂于涂料层。所述方法可以进一步包含使涂料组合物的第二层至少部分地固化以形成第二涂料层。在一些此类实例中,所述方法还可以包含将第二涂料层干燥至少一小时的时间段。此后,所述方法的一些实例还可以包含将涂料组合物的第三层施涂于第二涂料层以及使涂料组合物的第三层至少部分地固化至少十二小时、至少二十四小时或至少三十六小时以形成第三涂料层。
在一些实例中,一个或多个底漆层和/或一个或多个涂料层可以用于保护由各种材料形成的组件的表面。例如,底漆层和/或涂料层可以有效保护金属、陶瓷和/或聚合物的表面。例如,可以保护钢合金、不锈钢合金、铝合金、镍合金、钛合金、铅合金和/或其它类似材料的表面。在一些实例中,可以保护聚氨酯、环氧树脂、聚碳酸酯、丙烯酸、聚酯复合材料、环氧树脂复合材料和/或其它类似材料的表面。这些材料仅仅是实例,并且经考虑可以保护本领域技术人员已知的其它材料的表面。在一些实例中,底漆层和/或涂料层可以展现出对高温降解的有效抗性。
在一些实例中,例如可以调整底漆组合物和/或涂料组合物中的组分级分,使得底漆组合物和/或涂料组合物可以适用于多种施涂方法中的任何一种,例如喷涂,以及如刷涂和/或涂抹等通常与一次性生产相关联的方法。在一些实例中,不需要特殊的热处理来使底漆组合物和/或涂料组合物固化。一旦施涂于组件,底漆组合物和/或涂料组合物可能只需要暴露于空气中(例如,在接近室温的温度下)。
在一些实例中,一种用于增加油田操作组件的使用寿命的方法可以包含至少部分地涂覆油田操作组件以获得在组件上的第一涂料层,所述油田操作组件被配置成用于油田操作中。所述方法还可以包含将油田操作组件并入到油田操作中以及使油田操作组件暴露于油田操作中的流体流持续第一时间段。所述方法可以进一步包含从组件上至少部分地去除第一涂料层的至少一部分以及至少部分地涂覆油田操作组件以获得组件上的第二涂料层。在至少一些实例中,第一涂料层和/或第二涂料层可以包含三官能硅烷、硅烷醇流体和填料。在一些实例中,第一涂料层和/或第二涂料层可以被配置成降低油田操作组件的磨损速率,所述油田操作组件将暴露于与油田操作相关联的流体流。在一些实例中,第一时间段的范围可以为约500小时至约2,000小时。在一些实例中,所述方法还可以包含在至少部分地涂覆油田操作组件以获得组件上的第二涂料层之后,使油田操作组件在油田操作中暴露于流体流持续第二时间段。第二时间段的范围可以为约500小时至约2,000小时。第一时间段与第二时间段的比率的范围可以是约1.0至约1.5。
在一些实例中,所述方法可以进一步包含在至少部分地涂覆所述组件之前,将底漆组合物施涂于油田操作组件的至少一部分。在一些此类实例中,所述方法可以进一步包含在至少部分地涂覆油田操作组件之前,使底漆组合物至少部分地固化,以在底漆组合物与组件之间形成键。一些实例还可以包含使涂料组合物至少部分地固化以在涂料组合物与底漆组合物之间形成化学键。
在所述方法的一些实例中,所述方法可以进一步包含从组件上至少部分地去除第二涂料层的至少一部分以及至少部分地涂覆油田操作组件以获得组件上的第三涂料层。在一些实例中,第三涂料层可以包含三官能硅烷、硅烷醇流体和填料,并且第三涂料层可以被配置成在暴露于与油田操作相关联的流体流时降低油田操作组件的磨损速率。在一些实例中,所述方法可以进一步包含在至少部分地涂覆油田操作组件以获得组件上的第三涂料层之后,使油田操作组件在油田操作中暴露于流体流持续第三时间段。第三时间段的范围可以为约500小时至约2,000小时。第一时间段和/或第二时间段与第三时间段的比率的范围可以是约1.0至约1.5。
实例1
用于保护流体处理组件的涂料组合物的实例呈现在下文表1中。示例涂料组合物包含三官能硅烷、硅烷醇流体、填料、颜料、催化剂和交联剂。由道康宁公司(Dow CorningCorp.)制造的道康宁3-0134聚合物用于硅烷醇流体。道康宁3-0134聚合物含有400ppm的羟基并且粘度为50,000厘沲。表面-处理的并且由卡博特公司(Cabot Corp.)制造的卡博特TS-530用于气相二氧化硅。使用中值粒度小于1μm的由福禄公司(Ferro Corporation)制造的过渡金属铁氧体尖晶石粉末F-6331-2 Black Ferro作为颜料。所有实例的催化剂都是二月桂酸二丁基锡。四种不同的交联剂用于表1中所呈现的组合物。涂料组合物实例1-13包含乙基三乙酰氧基硅烷作为交联剂。涂料组合物实例14包含乙烯基三乙酰氧基硅烷作为交联剂。涂料组合物实例15包含甲基三(甲基-乙基-酮肟基)硅烷作为交联剂。涂料组合物实例16包含乙烯基三(甲基-乙基-酮肟基)硅烷作为交联剂。
表1
实例 | 硅烷醇wt% | 气相二氧化硅wt% | 颜料wt% | 催化剂wt% | 交联剂wt% |
1 | 87% | 8.3% | 0.39% | 0.11% | 4.6% |
2 | 87% | 8.3% | 0.39% | 0.11% | 2.8% |
3 | 87% | 8.3% | 0.39% | 0.11% | 3.7% |
4 | 87% | 8.3% | 0.39% | 0.11% | 5.4% |
5 | 83% | 8.1% | 0.38% | 0.11% | 7.2% |
6 | 83% | 7.9% | 0.38% | 0.11% | 8.9% |
7 | 91% | 4.9% | 0.40% | 0.11% | 4.9% |
8 | 83% | 10.4% | 0.38% | 0.11% | 4.5% |
9 | 83% | 12.6% | 0.38% | 0.11% | 4.5% |
10 | 79% | 15.2% | 0.35% | 0.10% | 4.2% |
11 | 78% | 18.0% | 0.35% | 0.10% | 4.1% |
12 | 79% | 7.5% | 0.35% | 0.10% | 13.5% |
13 | 78% | 7.3% | 0.35% | 0.10% | 16.3% |
14 | 87% | 8.3% | 0.39% | 0.11% | 4.6% |
15 | 87% | 8.3% | 0.39% | 0.11% | 5.9% |
16 | 87% | 8.3% | 0.39% | 0.11% | 6.1% |
下文表2示出了测试数据,所述测试数据包含由表1中列出的十六种示例涂料组合物的每一种示例涂料组合物形成的经固化涂料层的颗粒冲击侵蚀速率。颗粒冲击侵蚀速率数据以每克喷砂对涂料层的经固化涂料层磨损的微克数来表示。侵蚀速率测试是用120砂粒粒度的氧化铝以每秒600英尺的速度在相对于涂料层表面30度的冲击角下喷砂进行的。还示出了未涂覆1100铝、未涂覆1008低碳钢、碳化钨和镍的颗粒冲击侵蚀速率数据以供比较。颗粒冲击侵蚀速率数据对应于实例中的每个实例的磨损的金属质量。碳化钨是包含17wt.%钴的高速氧燃料(HVOF)喷涂涂料。表2还示出了与气蚀相关联的涂料层中的每个涂料层的损失速率数据。气蚀损失速率数据以每小时暴露于气蚀磨损的经固化涂料层的毫克数表示。气蚀测试是用浸入水中的涂料层和在水中以20kHz振动的超声变幅杆进行的,所述超声变幅杆与相应的涂料层表面间隔0.5毫米。还示出了未涂覆1100铝和未涂覆1008低碳钢的气蚀损失速率数据以供比较。气蚀损失速率数据对应于这些实例的磨损的金属质量。
表2
对于由涂料组合物实例10形成的经固化涂料层,观察到涂料层的最大颗粒冲击侵蚀速率为7.4mμ表面/g砂粒。实例10的颗粒冲击侵蚀速率仅为未涂覆1100铝的颗粒冲击侵蚀速率的约13%,并且仅为未涂覆1008低碳钢的颗粒冲击侵蚀速率的约7%。因此,示例涂料组合物产生的涂料层展现出比两种测试的未涂覆金属更好的耐腐蚀性。对于由涂料组合物实例10形成的经固化涂料层,观察到涂料层的最大气蚀损失速率为3.6mg表面/小时。这种气蚀损失速率仅为未涂覆1100铝的气蚀损失-速率的约9%,并且仅为未涂覆1008低碳钢的气蚀损失速率的约36%。因此,示例涂料组合物产生的涂料层展现出比两种测试的未涂覆金属更好的耐气蚀性。
实例2
下文表3示出了六种示例涂料组合物,包含硅烷醇、填料、颜料、催化剂和交联剂。所述填料是气相二氧化硅,所述颜料是中值粒度小于1μm的由福禄公司制造的过渡金属铁氧体尖晶石粉末F-6331-2 Black Ferro,所述催化剂是二月桂酸二丁基锡,并且所述交联剂是乙基三乙酰氧基硅烷。
表3
当将示例涂料组合物C、D、E或F施涂于流体处理组件并在其上固化时,预期所得涂料层的颗粒冲击侵蚀速率类似于表2中所示的示例涂料组合物1-16在用120砂粒粒度的氧化铝以每秒600英尺的速度和30度的冲击角进行喷砂的类似条件下展现的涂料层的侵蚀速率。预期由示例涂料组合物C、D、E或F形成的示例涂料层的气蚀损失速率类似于由表2中所示的示例组合物1-16形成的涂料层在用浸入水中的涂料层和在水中以20kHz振动的超声变幅杆的类似的超声处理条件下的气蚀损失速率,所述超声变幅杆与相应的涂料层表面间隔0.5毫米。示例涂料组合物A和B具有与表1中所示的示例涂料组合物1-16不同的组分的重量百分比。由示例涂料组合物A和B形成的涂料层的颗粒冲击侵蚀速率和气蚀损失速率可以不同于由示例涂料组合物1-16形成的涂料层的结果。然而,当涂料组合物A和B在流体处理组件上固化时,预期会产生有用的相应涂料层,所述涂料层将有效地保护流体处理组件免受颗粒冲击、撞击和/或气蚀造成的侵蚀。
在涂料组合物中使用除Black Ferro F-6331-2以外的颜料预期会在固化后形成涂料层,所述涂料层展现出类似于由使用Black Ferro F-6331-2的涂料组合物形成的涂料层的特性的特性(例如,类似的耐侵蚀性和保护流体处理组件免受颗粒冲击、撞击和/或气蚀的侵蚀)。使用除二月桂酸二丁基锡以外的锡催化剂和/或许多不基于锡的其它催化剂中的一种催化剂并且使用除乙基三乙酰氧基硅烷以外的交联剂,例如乙烯基三乙酰氧基硅烷、甲基三(甲基-乙基-酮肟基)硅烷或乙烯基三(甲基-乙基-酮肟基)硅烷预期会在固化后产生相应的涂料层,所述涂料层展现出类似于由使用二月桂酸二丁基锡和乙基三乙酰氧基硅烷的组合物形成的涂料层的特性的特性(例如,类似的耐侵蚀性和保护流体处理组件免受颗粒冲击、撞击和/或气蚀的侵蚀)。
示例方法
现在将描述至少根据本文所描述的一些实例的用于形成一个或多个底漆层和一个或多个涂料层的示例方法。除非在本文中指出,否则所描述的步骤的顺序对于执行与本文所描述的方法一致的方法不是必需的,一些步骤可以是任选的,并且另外的步骤与本文所描述的方法不一致。
在所述方法的一些实例中,在将底漆组合物或涂料组合物施涂于待处理的油田操作组件之前,可以在处理之前目视检查油田操作组件的损坏或表面不规则性。在对组件进行表面制备之前,可以通过适当的方法去除组件中的任何表面不规则性,如硬表面层、尖锐倒圆角、拐角和焊缝。在一些实例中,例如对于先前使用过的组件,油田操作组件可以进行溶剂-清洗(例如,MEK)和/或蒸气脱脂(例如,根据ASTM D4126)。在一些实例中,可以通过在烘箱中烘烤油田操作组件以达到约700℉的组件温度约八小时来对油田操作组件进行清洁、脱脂和/或热脱脂,从而基本上或完全去除潜在的污染物。在一些实例中,可能被喷砂损坏的机械加工表面和/或油田操作组件的任何其它部分可以在喷砂之前被遮盖以保护油田操作组件的那些部分免受喷砂。
在所述方法的一些实例中,可以检查加工区域的环境条件,并且在一些实例中,可以进行吸墨纸测试(例如,根据ASTM 4285-83)。如果环境条件合适,则根据NACE NO.1/SSPC-SP5(例如,白色金属喷砂),油田操作组件可以使用大小为100目的氧化铝研磨介质进行喷砂或白色金属喷砂。在一些实例中,油田操作组件表面温度可以维持在高于露点至少5℉的温度下。
在所述方法的一些实例中,可以对油田操作组件进行喷砂以形成约20μm至约30μm的锚定图案。在一些实例中,Testex Press-O-Film复制胶带方法可以用于验证锚定轮廓。可以使用弹簧千分尺(例如,根据ASTM D4417)测量胶带轮廓。
在所述方法的一些实例中,在喷砂之后,所述方法可以进一步包含施涂与本文所描述的底漆组合物的至少一些实例一致的底漆组合物。在一些实例中,底漆组合物可以在清洁后相对较快地施涂,例如在喷砂后约四小时内。如果由钢形成,则任何湿度都可能导致油田操作组件的闪锈,并且如果观察到这种闪锈,则所述方法可以包含再次进行喷砂。在所述方法的一些实例中,仅当环境温度高于约40°F并且相对湿度小于约85%时,或当油田操作组件温度高于露点约5°F时可以将底漆组合物施涂于油田操作组件。底漆组合物可以通过雾化底漆组合物的喷雾器施涂。
在所述方法的一些实例中,2.5加仑的压力油漆罐可以与双调节器一起使用。压力罐可以设置在范围为约40psi至约60psi的气压和范围为约15psi至约20psi的流体压力下。在一些实例中,在施涂底漆组合物之前,可以用压缩空气对接收底漆组合物的油田操作组件的表面进行喷砂以减少任何表面污染的机会。
所述方法的一些实例可以包含施涂底漆组合物以实现范围为约20μm至约50μm的干膜厚度。在一些实例中,所述方法可以包含将底漆组合物在约70℉(例如,在环境状态下)下干燥或固化四十八小时,或者在一些实例中,如果温度低于70℉,则干燥或固化七十二小时。
所述方法的一些实例还可以包含测试底漆层以确定所述底漆层是否已经充分固化,例如通过用浸入二甲苯的棉签擦拭底漆层表面。如果棉签的尖端变黑,则可能表明应该对底漆组合物进行另外的固化。
在所述方法的一些实例中,在将涂料组合物施涂于干燥或经固化底漆层之前,所述方法可以包含将底漆层表面擦拭干净,例如使用无绒布以避免污染底漆层表面,因为这种污染可能导致涂料组合物对底漆层的粘附不足。
在所述方法的一些实例中,可以使用无气喷涂泵来施涂涂料组合物。涂料组合物可以通过雾化涂料组合物的喷雾器施涂。在一些实例中,旋涂工具可以与泵一起使用,使得可以将涂料组合物施涂于流体处理组件的内表面。在一些实例中,可以通过约每十分钟连续施涂来施涂涂料组合物以实现约50μm或更厚的涂料厚度。在一些实例中,无气泵的气压可以设置成范围为约15psi至约20psi的压力。
在一些实例中,涂料组合物可以施涂于油田操作组件以实现范围为约150μm至约200μm的干膜厚度。一旦施涂,涂料组合物可以在约70℉(例如,在环境状态下)的温度下固化范围为约十小时至约二十四小时的时间段。此后,可以将涂料组合物的另外层施涂于涂料组合物的至少部分地固化的层以实现范围为约150μm至约200μm的另外涂料层干膜厚度。在一些实例中,此另外的涂料组合物层可以在约70℉的温度下固化范围为约一小时至约三小时的时间段。
此后,在一些实例中,可以将涂料组合物的第二另外层施涂于涂料组合物的至少部分地固化的另外层以实现范围为约150μm至约200μm的第二另外涂料层干膜厚度。在一些实例中,此第二另外的涂料组合物层可以在约70°F的温度下固化范围为约三十六小时至约八十四小时(例如,约七十二小时)的时间段,例如在相对湿度范围为约30%至约70%的通风良好的区域中。在一些实例中,所述方法可以包含在使用所述组件之前使最终的涂料组合物层固化最少七天。可以例如以至少与上文所描述的类似的方式施涂和/或固化涂料组合物的另外层。在施涂和/或固化涂料组合物的最后一层之后,至少部分地涂覆的油田操作组件可以在投入使用之前进行检查。
图8是根据本公开的被配置成将涂料组合物施涂于油田操作组件的示例涂料组合件116的示意图。如图8所示,在一些实施例中,涂料组合件116可以包含无气泵118,所述无气泵被配置成通过流体管线119将一批涂料组合物(或底漆组合物)从储器120通过流体管线124(例如,无气流体软管)泵送到喷枪122。如所示出的,喷枪122的一些实施例可以包含棒126,在一些实例中,所述棒可以包含背压孔128。在一些实施例中,喷枪122可以包含激活触发器130,所述激活触发器被配置成使涂料组合物通过第二流体管线132被传送到涂料工具134。在一些实施例中,例如如所示出的,涂料工具134可以包含喷头136,所述喷头被配置成随着喷头136旋转而旋转并且从多个喷孔138排放涂料组合物。例如,喷头136可以包含气动马达,所述气动马达被配置成通过经由空气管线140从空气源142(例如,加压空气箱和/或空气压缩机)供应的空气压力使喷头136旋转。例如,喷头136可以被***到具有内表面148的组件146的内部144中,涂料组合物将施涂于所述内部。可以将空气供应到喷头136以使气动马达旋转喷头136,并且无气泵118可以在压力下将涂料组合物供应到涂料工具134和喷头136,从而当使涂料组合物通过喷孔138时雾化所述涂料组合物。在一些实例中,可以将棒126(即,而不是喷头136)***要施涂涂料组合物的组件146的内部144中,并且可以接合喷枪122的激活触发器130以手动将涂料组合物施涂于组件146的内表面148,如本领域技术人员将理解的。
在一些实施例中,无气泵118可以被配置成具有范围为约10:1至约100:1,如约20:1至约90:1、约30:1至约80:1、约40:1至约70:1或约50:1至约65:1(例如,约60:1)的输出比率。例如,如果来自空气源142的空气以约100磅每平方英寸(psi)供应并且无气泵118具有约60:1的输出比率,则可以使涂料组合物以约6,000psi穿过喷孔138,这可能导致在涂料组合物穿过喷孔138时将涂料组合物雾化成细颗粒。在一些实施例中,当将涂料组合物施涂于表面时以此类方式雾化涂料组合物可能导致相对更光滑的表面光洁度,在一些实施例中这可能导致更耐损坏的表面,如本领域技术人员将理解的。
测试
对涂覆有与本文所描述的示例涂料组合物一致的涂料组合物的钢样品进行侵蚀测试。测试的目的是测量和记录表示压裂流体的含砂浆液的耐侵蚀性,其中涂料层由施涂于常见的压裂***组件的内表面(例如,压裂流体流过其)的涂料组合物形成,包含山羊头、流体端和压裂铁组件。除非下文另有说明,否则测试样品上的涂料层为0.014英寸厚并且由相同的涂料组合物形成,这与本文所描述的涂料组合物中的至少一些涂料组合物一致。若干种通常用于形成山羊头、流体端和压裂铁组件的基础材料用于形成如下测试样品:通常用于形成山羊头的合金钢AISI 4130 API-spec钢;通常用于形成流体端的不锈钢17-4PH;以及通常用于形成压裂铁组件的合金钢AISI 4715。测试包含用恒定压差的二氧化硅(SiO2)砂对涂覆有与本文所描述的涂料组合物的至少一些实例一致的经固化涂料组合物的测试样品和裸测试样品(即,未涂覆测试样品)的直接撞击流动。测试通常在涂料层穿透后以恒定的浆液流速持续四小时,其中测试每四小时暂停一次以记录每个流动间隔后测试样品的状况。通常,裸测试样品的总测试时间与具有测试涂料层的对应测试样品的总测试时间相匹配。对于每个测试的测试样品,进行四个撞击角度的测试以进行比较:0°、30°、45°和60°。在所有测试中使用恒定的喷嘴出口速度。
图9A、9B、9C和9D是测试布置150的示意图,所述测试布置包含暴露于从喷嘴出口156排放的测试流体流154的测试样品152,其中测试样品152相对于水平面(如所描绘的)处于撞击夹角β,所述撞击夹角包含0°(图9A)、30°(图9B)、45°(图9C)和60°(图9D)。每个测试样品152的大小是三英寸直径和二分之一英寸厚。每个测试样品152在背侧上加工有两个四分之一英寸的螺纹孔以使测试样品152能够安装到保持器(未示出)中。对于具有涂料层的测试样品152,测试样品152的表面在施涂涂料组合物之前被喷丸。在喷丸之后,将与本文所描述的至少一些示例底漆组合物一致的底漆组合物施涂于测试样品152,使得在测试样品上形成干膜厚度约25μm的底漆层。在此之后施涂与本文所描述的涂料组合物中的至少一些涂料组合物一致的涂料组合物以形成干膜厚度为约30μm至约36μm的涂料层。所有金属表面均以相同方式制备,使得测试样品基板材料特性一致。
使用于制造测试样品的AISI 4715材料进行渗碳,并且展现62HRC的表面硬度。此材料还被表面硬化到44HRC,深度为约1,780μm。测试样品的核心硬度为大约35 HRC。用于制造测试样品的AISI 4130材料是标准API 75-ksi材料。每个API的硬度要求为约207至约35HBW。这种材料的MTR列出了约212至约227 HBW的硬度。
关于用于测试的流体流,所有测试样品和撞击角度都使用每秒约100英尺的射流速度。选择这种射流速度以增加侵蚀速率并且减少整体测试时间,使得预期在四-小时的测试间隔内会发生显著变化。使用单一的、基本上恒定的射流速度来减少测试变量的数量,并且将测试夹具和相关设备所需的变化次数降至最低。关于流体流的组成,测试浆液由自来水组成,其中添加了浓度为百万分之20,000重量份的侵蚀颗粒。在选择用于测试的流速下,这种浓度表示每四个小时的测试消耗大约200磅的砂砾侵蚀剂。百万分之20,000重量份的浓度是石油工业标准值,并且在若干个美国石油协会(API)标准中进行了规定。据信超过百万分之20,000重量份的浓度可能会导致颗粒与颗粒之间的相互作用,所述相互作用使特定侵蚀(即,被侵蚀的材料的总质量通过将其除以侵蚀剂的总质量归一化)从线性关系转变为非线性关系。
针对小砂砾测试选择的侵蚀材料为“270目”硅粉,并且针对大砂砾测试选择的侵蚀材料为“100目”硅粉。相对较小的270目砂砾具有约5μm的D10、约51μm的D50和约130μm的D90的粒度分布。相对较大的100目砂砾具有约118μm的D10、约194μm的D50和约332μm的D90的粒度分布。二氧化硅材料是通过将圆形中西部(Midwest)砂砾加工成更细的粒度以达到期望的粒度分布来生产的。这导致了石油工业接受的压裂流体中固体的表示,并且被推荐用于API标准中的侵蚀流动测试,所述API标准包含API 19ICD(流入控制装置)和API 19ICV(间隔控制阀)。二氧化硅的摩氏硬度(Mohs hardness)范围为6至7。
混合在浆液中的砂粒颗粒穿过测试设置一次,并且此后丢弃(即,所述砂粒颗粒没有通过测试布置再循环回来)。使用此程序是因为二氧化硅颗粒在研磨后具有尖角或边缘,并且在多次穿过测试布置后,通过与其它颗粒和测试样品的相互作用,尖角或边缘可能会被平滑/修圆。单程设计更一致地影响具有最具磨蚀性侵蚀剂的测试样品。这种单程方法也被认为是压裂操作期间最具代表性的现场条件。
使用的一般测试程序如下:
1.测试前以克级称重测试样品,其中分辨率为0.01克;
2.将测试样品安装到测试样品保持器中;
3.获得浆液样品并且测量颗粒浓度以验证目标颗粒负载;
4.开始流动测试,同时将流动参数在其相应定义的范围内维持恒定。在每两个小时的侵蚀流后,获得新的浆液样品,以确认颗粒浓度保持在定义的范围内;
5.在每四小时的测试间隔后(对应于大约200磅的总砂粒流),暂停测试并从保持器中取出测试样品。清洁测试样品并对其进行称重以记录材料损失的重量,并且拍摄磨损区域以记录其当前状况;
6.使用深度计测量测试样品中的最大磨损深度;并且
7.另外间隔四小时重复步骤1至6,并且继续重复流动间隔至少十六小时的累积流动周期。在十六小时的测试完成后,决定是否应进一步继续测试,例如,如果涂料层尚未破裂或仅轻微损坏。继续测试直到结果趋势明显并记录。
测试结果
对于通常用于山羊头中的AISI 4130合金钢,对十二个测试样品进行了十二次测试,所述十二个测试样品包含涂覆有与本文所描述的至少一些实例一致的涂料组合物以形成0.014英寸厚的涂料层的四个测试样品(即,样品B、F、J和L)以及四个未涂覆(裸)测试样品(即,样品A、E、I和K)。另外,两个测试样品涂覆有与本文所描述的至少一些实例一致的涂料组合物以形成0.028英寸厚而不是0.014英寸厚的(“厚涂覆”)层(即,样品C和G),并且两个测试样品涂覆有与本文所描述的至少一些实例一致的改性涂料组合物(“化学抗性涂覆”)以形成0.014英寸厚的涂料层(即,样品D和H)。
相对于本文先前描述的至少一些示例涂料组合物,改性涂料组合物被改性为对油田环境中普遍存在的如压裂流体和/或石油等流体具有化学抗性(或与未改性的涂料组合物相比,至少相对更具化学抗性)。例如,本文先前所描述的涂料组合物的一些实施例可以包含范围为约40wt%至约90wt%的量的硅烷醇流体、范围为约0.01wt%至约25wt%的量的气相二氧化硅和/或范围为约0.01wt%至约10wt%的量的催化剂(二月桂酸二丁基锡)。在改性涂料组合物的一些实施例中,相对于本文先前所描述的涂料组合物,硅烷醇流体、气相二氧化硅或催化剂中的一种或多种(或组合)的量(或多个量)可以减少以下范围内的量:约1wt%至约10wt%、约2wt%至约9wt%、约3wt%至约8wt%、约4wt%至约7wt%或约4wt%至约6wt%(例如约5wt%,例如约5.2wt%)。在一些实施例中,给出的wt%可以是针对经固化涂料,例如在溶剂和/或挥发物已经损失和/或消除之后。
在一些实施例中,改性涂料组合物可以包含以下范围内的量的硅烷醇流体:约75.0wt%至约85.0wt%、约76.0wt%至约84.0wt%、约77.0wt%至约83.0wt%、约78.0wt%至约82.0wt%、约79.0wt%至约82.0wt%、约80.0wt%至约82.0wt%或约80.0wt%至约81.0wt%(例如,约80.7wt%)。在一些实施例中,改性涂料组合物可以包含以下范围内的量的气相二氧化硅:约13.0wt%至约17.0wt%、约14.0wt%至约16.0wt%、约14.5wt%至约15.5wt%或约15.0wt%至约15.5wt%(例如,约15.1wt%)。在一些实施例中,改性涂料组合物可以包含以下范围内的量的催化剂(例如,二月桂酸二丁基锡):约0.15wt%至约0.21wt%、约0.16wt%至约0.20wt%或约0.17wt%至约0.19wt%(例如,约0.18wt%)。在一些实施例中,经固化和干燥涂料组合物可以包含例如基本上所有功能类型的硅烷醇,所述硅烷醇组合在一起并且包含硅烷链和T-树脂。
本文先前所描述的涂料组合物的一些实施例可以包含一种或多种交联剂(例如,如乙基三乙酰氧基硅烷等三官能硅烷),其量在约1wt%至约20wt%(例如,约2wt%至约7wt%)的范围内。在改性涂料组合物的一些实施例中,相对于本文先前所描述的涂料组合物,交联剂(例如,乙基三乙酰氧基硅烷)的量可以增加以下范围内的量:约1wt%至约10wt%、约2wt%至约9wt%、约3wt%至约8wt%、约4wt%至约7wt%或约4wt%至约6wt%(例如约5wt%,例如约5.2wt%)。在一些实施例中,交联剂(例如,乙基三乙酰氧基硅烷)可以与其它硅烷醇、气相二氧化硅和/或空气中的水分发生反应。在一些此类实施例中,涂料组合物可以固化以形成可以统称为“乙基T-树脂”的聚合物、共聚物和嵌段聚合物,每个单元形成三个连接和/或键,其中每个连接和/或键到乙基T-树脂的另一个单元、硅烷醇、气相二氧化硅表面和/或如颜料等其它成分的表面。
在一些此类实施例中,涂料组合物可以包含以下范围内的量的乙基T-树脂:约2.0wt%至约3.5wt%、约2.2wt%至约3.3wt%、约2.4wt%至约3.1wt%、约2.5wt%至约3.0wt%或约2.6wt%至约2.9wt%(例如,约2.8wt%)。在一些实施例中,改性涂料组合物(例如,化学抗性涂料组合物)可以包含以下范围内的量的乙基T-树脂:约2.0wt%至约3.5wt%、约2.2wt%至约3.3wt%、约2.4wt%至约3.1wt%、约2.5wt%至约3.0wt%或约2.6wt%至约2.9wt%(例如,约2.7wt%)。申请人认为经固化涂料中乙基T-树脂的水平可以提高涂料的性能和/或耐久性。在一些实施例中,改性涂料组合物中乙基T-树脂的量可以小于约5wt%和/或大于约1.5wt%(例如,范围为约1.9wt%至约3.3wt%(例如,约2.6wt%至约2.9wt%)的量)。
本文先前所描述的涂料组合物的一些实施例可以包含范围为约0.01wt%至约15wt%的量的一种或多种颜料(例如,一种或多种黑色颜料,如过渡-金属铁氧体尖晶石粉末)。在改性涂料组合物的一些实施例中,相对于本文先前所描述的涂料组合物,所述量的颜料(例如,黑色颜料)可以用一种或多种蓝色颜料代替,其量为黑色颜料量的约一至约十五倍、黑色颜料量的约三倍至约十五倍、黑色颜料量的约五倍至约十五倍、黑色颜料量的约八倍至约十四倍或黑色颜料量的约十倍至约十二倍。在一些实施例中,蓝色颜料可以以下范围内的量包含:约1.0wt%至约5.0wt%、约1.5wt%至约4.5wt%、约2.0wt%至约4.5wt%、约2.5wt%至约4.0wt%、约3.0wt%至约4.0wt%、约3.5wt%至约4.0wt%或约3.5wt%至约3.8wt%(例如,约3.6wt%)。在一些实施例中,蓝色颜料可以包含铝酸钴蓝色尖晶石,Cas#1345-16-0。考虑其它蓝色颜料和/或其它颜色的颜料。
本文先前所描述的涂料组合物的一些实施例可以不包含二氧化钛或可以仅包含相对少量(痕量)的二氧化钛。在改性涂料组合物的一些实施例中,二氧化钛可以以下范围内的量包含:约0.01wt%至约15wt%、约1wt%至约14wt%、约3wt%至约12wt%、约5wt%至约10wt%、约6wt%至约9wt%或约7wt%至约8wt%。例如,二氧化钛可以以下范围内的量包含:约0.50wt%至约0.90wt%、约0.60wt%至约0.85wt%、约0.65wt%至约0.80wt%、约0.70wt%至约0.80wt%或约0.70wt%至约0.75wt%(例如,约0.72wt%)。
相对于本文先前所描述的未改性的涂料组合物的一些实施例,申请人认为对于改性涂料组合物的一些实施例,添加二氧化钛可以增加经固化涂料层的耐久性。申请人还认为,对于改性涂料组合物的一些实施例,向涂料组合物中添加另外的交联剂(例如,三官能硅烷)和/或从涂料组合物中去除一些聚合物(例如,硅烷醇流体)可以促进交联剂与聚合物之间的相对更紧密的键和/或促进蓝色颜料与二氧化钛之间的另外交联。对于一些实施例,申请人还认为,相对更紧密的键可能会降低涂料层的渗透性,这可能会降低涂料层对油田操作组件可能暴露于其中的溶剂和/或其它化学品的攻击的敏感性。
样品A到D在0°的撞击角下进行测试。样品E到H在30°的撞击角下进行测试。样品I和J在45°的撞击角下进行测试,并且样品K和L在60°的撞击角下进行测试。下文表4中提供了测试结果,示出了随样品经受测试的时间变化的累积质量损失(克(g))和累积磨损深度(英寸(in))。图10是累积磨损深度(英寸(in))对测试时间(小时(hr))的曲线图,在所述测试时间期间样品经受表4所示测试结果的测试。
表4
如图10所示,对于与通常用于山羊头中的材料一致的AISI 4130合金钢,与经涂覆测试样品的累积磨损深度相比,无论涂料厚度如何或涂料是否为改性涂料(即,化学抗性涂料),裸测试样品中的每个裸测试样品的累积磨损深度显著更大(无论撞击角度如何)。另外,如图4所示,与经涂覆测试样品的累积质量损失相比,无论涂料厚度如何或涂料是否为改性涂料,裸测试样品中的每个裸测试样品的累积质量损失显著更大(无论撞击角度如何)。另外,经涂覆测试样品在测试两小时之前未示出任何显著的磨损深度或质量损失(即,约400磅的砂粒穿过),并且对于60°的角度,未发生显著的质量损失,直到四个小时的测试(即,约800磅的砂粒已穿过)。(对于每四个小时的测试,测试样品经受大约200磅的砂粒侵蚀剂。)正如通常预期的那样,质量损失的量随着撞击角度的增加而减少,例如使得在给定的测试时间或砂粒穿过时,在60°的质量损失显著小于在0°的质量损失。测试结果表明,测试的底漆层和涂料层可以显著增加用于油田操作中的流体处理组件的使用寿命,如与压裂***相关联的山羊头。
另外,如图10所示,裸样品(样品A、E、I和K)在两个小时或更短时间的测试内均达到0.014英寸的磨损深度。相比之下,展现出经涂覆样品的最快磨损速率的经涂覆样品F在八小时的测试之后,磨损深度仅达到0.014英寸,磨损速率下降了四倍。另外,包含厚涂料(0.028英寸)的样品C和G分别直到十六小时和二十小时的测试才达到0.014英寸的磨损深度。将包含0.014英寸厚涂料层的经涂覆样品B和F与包含0.028英寸厚涂料层的经涂覆样品C和G进行比较,样品C和G达到0.140英寸磨损深度的时间是样品B和F的两倍。关于包含化学抗性涂料层(0.014英寸厚)的样品D和H,样品D和H直到十六小时的测试后才达到0.014英寸的磨损深度。在0度的撞击角下测试并且涂料厚度为.014英寸的样品B在比样品D(十七小时)的一半多一点时间(十小时)内展现出0.014英寸的磨损深度,所述样品D在0度的撞击角下测试并且具有0.014英寸厚的化学抗性涂料。在30度的撞击角下测试并且涂料厚度为.014英寸的样品F在样品H(略多于十六小时)的约一半时间(略多于八小时)内展现出0.014英寸的磨损深度,所述样品H在30度的撞击角下测试并且具有0.014英寸厚的化学抗性涂料。
对于通常用于流动端的不锈钢17-4PH,用测试样品进行了十五次测试,所述测试样品包含涂覆有与本文所描述的至少一些实例一致的涂料组合物的八个测试样品(即,样品O、P、S、T、W、X、AA和BB)以及七个未涂覆(裸)测试样品。另外,所述测试样品中的四个测试样品经受相对较大的100目砂粒(即,样品P、T、X和BB),并且四个测试样品经受相对较小的270目砂粒(即,样品O、S、W和AA)。样品M到P在0°的撞击角下进行测试。样品Q到T在30°的撞击角下进行测试。样品U和X在45°的撞击角下进行测试,并且样品Y和BB在60°的撞击角下进行测试。下文表5中提供了测试结果,示出了随样品经受测试的时间变化的累积质量损失(克(g))和累积磨损深度(英寸(in))。图11是累积磨损深度(英寸(in))对测试时间(小时(hr))的曲线图,在所述测试时间期间样品经受表5所示测试结果的测试。
表5
如图11所示,对于与通常用于流体端中的材料一致的不锈钢17-4PH,与经涂覆测试样品的累积磨损深度相比,无论砂粒大小如何(即,相对较大的100目砂粒或相对较小的270目砂粒),未涂覆(裸)测试样品中的每个未涂覆(裸)测试样品的累积磨损深度显著更大(无论撞击角度如何)。例如,与性能最好的未涂覆样品(样品V)相比,性能最差的经涂覆样品(样品W)需要三倍的时间才能达到0.014英寸的磨损深度。性能最好的经涂覆样品(样品R、T和X)需要十到十一倍的时间才能达到0.014英寸的磨损深度。图11还示出,当暴露于相对较大的砂粒(100目砂粒)时,通常所有样品(未涂覆和涂覆)都展现出比相对较小的砂粒(270目砂粒)更好的磨损(即,较慢的磨损速率)。(图11中较粗的线示出了相对较小的砂粒的数据)。
另外,如图5所示,与经涂覆测试样品的累积质量损失相比,无论砂粒大小如何,未涂覆测试样品中的每个裸测试样品的累积质量损失显著更大(无论撞击角度如何)。经涂覆测试样品在测试两小时之前未示出任何显著的磨损深度或质量损失(即,约400磅的砂粒穿过),并且对于60°的角度,未发生显著的质量损失,直到四个小时的测试(即,约800磅的砂粒已穿过)。(对于每四个小时的测试,测试样品经受大约200磅的砂粒侵蚀剂。)正如通常预期的那样,质量损失的量随着撞击角度的增加而减少,例如使得在给定的测试时间或砂粒穿过时,在60°的质量损失显著小于在0°的质量损失。另外,如图11所示,裸样品(样品M、N、Q、R、U、V和Z)在两个小时或更短的测试时间内均达到0.014英寸的磨损深度。相比之下,展现出经涂覆样品的最快磨损速率的经涂覆样品W在六小时的测试之后,磨损深度仅达到0.014英寸,磨损速率下降了三倍。测试结果表明,测试的底漆层和涂料层可以显著增加用于油田操作中的流体处理组件的使用寿命,如与压裂***相关联的流体端。
对于通常用于压裂铁中的AISI 4715合金钢,用测试样品进行了八次测试,所述测试样品包含涂覆有0.014英寸厚涂料层的四个测试样品(即,样品DD、FF、HH和JJ)以及四个裸(未涂覆)测试样品,所述涂料层包含与本文所描述的至少一些实例一致的涂料组合物。样品CC和DD在0°的撞击角下进行测试。样品EE和FF在30°的撞击角下进行测试。样品GG和HH在45°的撞击角下进行测试,并且样品II和JJ在60°的撞击角下进行测试。下文表6中提供了测试结果,示出了随样品经受测试的时间变化的累积质量损失(克(g))和累积磨损深度(英寸(in))。图12是累积磨损深度(英寸(in))对测试时间(小时(hr))的曲线图,在所述测试时间期间样品经受表6所示测试结果的测试。
表6
如图12所示,对于与通常用于压裂铁中的材料一致的AISI 4715合金钢,与经涂覆测试样品的累积磨损深度相比,未涂覆(裸)测试样品中的每个未涂覆(裸)测试样品的累积磨损深度显著更大(无论撞击角度如何)。例如,与撞击角为0度的未涂覆样品CC相比,性能最差的经涂覆样品(撞击角为0度的样品DD)需要三倍的时间才能达到0.014英寸的磨损深度。与未涂覆样品相比,性能最好的经涂覆样品(样品FF、HH和JJ)需要四倍至八倍的时间才能达到0.014英寸的磨损深度。
另外,如图6所示,与经涂覆测试样品的累积质量损失相比,未涂覆测试样品中的每个裸测试样品的累积质量损失显著更大(无论撞击角度如何)。如图12所示,经涂覆测试样品在测试两小时之前未示出任何显著的磨损深度(或质量损失)(即,约400磅的砂粒穿过),并且对于60°的角度,未发生显著的质量损失,直到十六个小时的测试后(即,约800磅的砂粒已穿过)。(对于每四个小时的测试,测试样品经受大约200磅的砂粒侵蚀剂。)另外,如图8所示,裸样品(样品CC、EE、GG和II)在两个小时至四小时的测试内均达到0.014英寸的磨损深度。相比之下,展现出经涂覆样品的最快磨损速率的经涂覆样品DD在六小时的测试之后,磨损深度仅达到0.014英寸。测试结果表明,测试的底漆层和涂料层可以显著增加用于油田操作中的流体处理组件的使用寿命,如与压裂***相关联的压裂铁组件。
图13是根据本公开的测试未涂覆(裸)测试样品和经涂覆测试样品的测试结果的累积质量损失(克(g))对暴露于测试流体流的时间(小时(hr))的曲线图,模拟在零度的撞击角下暴露于流体流的山羊头、流体端和压裂铁。如图13所示,虽然未涂覆(裸)样品(分别对应山羊头、流体端和压裂铁的样品A、M和C)在测试期间几乎立即开始失去质量,但经涂覆样品(分别对应于山羊头、流体端和压裂铁的样品B、O和DD)直到四小时测试后才开始失去质量,并且样品B直到八小时测试后才开始失去质量。
图14是根据本公开的测试未涂覆(裸)测试样品和经涂覆测试样品的测试结果的累积质量损失(克(g))对暴露于测试流体流的时间(小时(hr))的曲线图,模拟在三十度的撞击角下暴露于流体流的山羊头、流体端和压裂铁。如图14所示,未涂覆(裸)样品(分别对应于山羊头、流体端和压裂铁的样品E、Q和EE)在测试期间几乎立即开始失去质量。相比之下,经涂覆样品(分别对应于山羊头、流体端和压裂铁的样品F、S和FF)直到八小时测试后才开始失去质量。
图15是根据本公开的测试未涂覆(裸)测试样品和经涂覆测试样品的测试结果的累积质量损失(克(g))对暴露于测试流体流的时间(小时(hr))的曲线图,模拟在45度的撞击角下暴露于流体流的山羊头、流体端和压裂铁。如图15所示,未涂覆(裸)样品(分别对应于山羊头、流体端和压裂铁的样品I、U和GG)在测试期间几乎立即开始失去质量。相比之下,经涂覆样品(分别对应于山羊头、流体端和压裂铁的样品J、W和HH)分别直到八小时、四小时和十六小时测试后才开始失去质量。
图16是根据本公开的测试未涂覆(裸)测试样品和经涂覆测试样品的测试结果的累积质量损失(克(g))对暴露于测试流体流的时间(小时(hr))的曲线图,模拟在六十度的撞击角下暴露于流体流的山羊头、流体端和压裂铁。如图16所示,未涂覆(裸)样品(分别对应于山羊头、流体端和压裂铁的样品K、Y和II)在测试期间几乎立即开始失去质量。相比之下,经涂覆样品(分别对应于山羊头、流体端和压裂铁的样品L、AA和JJ)分别直到十六小时、八小时和十六小时测试后才开始失去质量。
图17是根据本公开的测试未涂覆(裸)测试样品和经涂覆测试样品的测试结果的累积磨损深度(英寸(in))对暴露于测试流体流的时间(小时(hr))的曲线图,模拟在零度的撞击角下暴露于流体流的山羊头、流体端和压裂铁。如图17所示,未涂覆(裸)样品(分别对应于山羊头、流体端和压裂铁的样品A、M和CC)在测试开始的两小时或更短的时间内达到0.014英寸的磨损深度。相比之下,经涂覆样品(分别对应于山羊头、流体端和压裂铁的样品BB、O和DD)分别直到十小时、八个半小时、六个半小时测试后才达到0.014英寸的磨损深度。
图18是根据本公开的测试未涂覆(裸)测试样品和经涂覆测试样品的测试结果的累积磨损深度(英寸(in))对暴露于测试流体流的时间(小时(hr))的曲线图,模拟在三十度的撞击角下暴露于流体流的山羊头、流体端和压裂铁。如图18所示,未涂覆(裸)样品(分别对应于山羊头、流体端和压裂铁的样品E、Q和EE)在测试开始的两小时或更短的时间内达到0.014英寸的磨损深度。相比之下,经涂覆样品(分别对应于山羊头、流体端和压裂铁的样品F、S和FF)直到约九小时测试后才达到0.014英寸的磨损深度,这表示磨损速率降低了四倍以上。
图19是根据本公开的测试未涂覆(裸)测试样品和经涂覆测试样品的测试结果的累积磨损深度(英寸(in))对暴露于测试流体流的时间(小时(hr))的曲线图,模拟在四十五度的撞击角下暴露于流体流的山羊头、流体端和压裂铁。如图19所示,未涂覆(裸)样品(分别对应于山羊头、流体端和压裂铁的样品I、U和GG)在测试开始的约两小时或更短的时间内达到0.014英寸的磨损深度。相比之下,经涂覆样品(分别对应于山羊头、流体端和压裂铁的样品J、W和HH)分别直到约六小时、九个半小时、约十七小时测试后才达到0.014英寸的磨损深度。
图20是根据本公开的测试未涂覆(裸)测试样品和经涂覆测试样品的测试结果的累积磨损深度(英寸(in))对暴露于测试流体流的时间(小时(hr))的曲线图,模拟在六十度的撞击角下暴露于流体流的山羊头、流体端和压裂铁。如图20所示,未涂覆(裸)样品(分别对应于山羊头、流体端和压裂铁的样品K、Y和II)在测试开始的约一个半小时(样品K和Y)或约四小时(样品II)内达到0.014英寸的磨损深度。相比之下,经涂覆样品(分别对应于山羊头、流体端和压裂铁的样品L、AA和JJ)分别直到约十七小时、约九个半小时和约十六个半小时测试后才达到0.014英寸的磨损深度。
图21是条形图,示出了根据本公开的相对于未涂覆(裸)样品和经涂覆样品0.014英寸的磨损深度的估计小时,模拟在不同撞击角和两种砂粒大小(相对较小的270目砂粒和相对较大的100目砂粒)中的每一种下暴露于流体流的山羊头、流体端和压裂铁。另外,图21还示出了示例比较因子。例如,比较因子可以指示涂料磨损到第一深度的第一时间量除以在没有涂料的情况下流体处理组件磨损到第一深度的第二时间量。例如,比较因子可以指示相对于未涂覆测试样品,由0.014英寸厚的涂料层提供给测试样品中的每个测试样品的磨损改进的水平,所述涂料层包含与本文所描述的至少一些实例一致的涂料组合物。
如图10-20所示,测试样品的磨损深度和质量损失的曲线图示出了在涂料层被穿透并且沙砂颗粒开始冲击下面的裸金属后非常类似的斜率。出于比较未涂覆和经涂覆测试样品的相对耐磨性能,以两种方式之一估计穿透涂料层的时间。首先,使用质量损失数据估计穿透的估计时间。对于未涂覆金属,确定了初始四小时窗口的质量损失斜率。对于经涂覆样品,可测量的质量损失可忽略不计,直到发生穿透。在这个时间点之后,在四小时间隔的下一次质量测量显著更大,并且在检查期间肉眼观察到穿透。未涂覆测试样品斜率用于从穿透后的第一点向后推断,以在曲线图上找到x截点,并且对应于x截点的时间被鉴定为表示基于质量损失的近似穿透时间。其次,使用磨损深度数据估计穿透的估计时间。测量了测试样品的磨损深度。在涂料穿透之前,磨损深度指示涂料厚度(0.014英寸)的损失,这在图10-12和17-20示出。未涂覆测试样品曲线图上的斜率用于从穿透涂料层后曲线图上测量的磨损深度向后推断,以估计磨损深度等于0.014英寸的截点(例如,参见图10-12和17-20的曲线图上的水平线)。对应于截点的时间被用作基于磨损深度的穿透涂料层的估计时间。如果对于给定的测试样品,基于质量损失计算的估计穿透时间与基于磨损深度计算的估计穿透时间不同,则将这两个值平均以确定测试样品的单个穿透时间。
在计算经涂覆样品中的每个经涂覆样品的穿透时间后,计算经涂覆与未涂覆样品之间的相对耐侵蚀性。沿未涂覆测试样品磨损深度线进行线性插值,以计算通过0.014英寸未涂覆金属测试样品的磨损时间。为了确定涂料的比较因子,将涂料层的穿透时间除以对应未涂覆测试样品达到0.014英寸磨损深度的时间。如图21所示,比较因子的范围为约3.0至约17.5,这表明了涂料层提供的耐磨性改进水平。
例如,如图21所示,对于在零度撞击角和270目砂粒下模拟的山羊头材料,与未涂覆测试样品相比,经涂覆测试样品需要7.1倍的时间才能达到0.014英寸的磨损深度(例如,对应于7.1的比较因子)。在另一个实例中,如图21所示,对于在四十五度撞击角和100目砂粒下模拟的山羊头材料,与未涂覆测试样品相比,经涂覆测试样品需要17.0倍的时间才能达到0.014英寸的磨损深度(例如,对应于17.0的比较因子)。对于在零度撞击角和270目砂粒下模拟的流体端材料,与未涂覆测试样品相比,经涂覆测试样品需要5.5倍的时间才能达到0.014英寸的磨损深度(例如,对应于5.5的比较因子)。在另一个实例中,如图21所示,对于在六十度撞击角和100目砂粒下模拟的流体端材料,与未涂覆测试样品相比,经涂覆测试样品需要11.8倍的时间才能达到0.014英寸的磨损深度(例如,对应于11.8的比较因子)。对于在四十五度撞击角和100目砂粒下模拟的压裂铁材料,与未涂覆测试样品相比,经涂覆测试样品需要17.2倍的时间才能达到0.014英寸的磨损深度(例如,对应于17.2的比较因子)。在示例比较因子范围为最小约3.0至最大约17.5的情况下,涂料层在测试样品的耐磨性方面展现出显著改善。
图22是条形图,示出了根据本公开的相对于裸样品、涂料深度为0.014英寸(“经涂覆”)的样品、涂料深度为0.028英寸(“厚涂覆”)的样品和涂覆有化学抗性涂料(“化学抗性”)的样品的模拟山羊头材料0.014英寸的磨损深度的估计小时,模拟在零度和三十度以及两种砂粒大小(270目和更大的100目)中的每一种下暴露于流体流的山羊头。图22还以类似于图21的方式示出了测试样品中的每个测试样品的比较因子。例如,在零度撞击角和270目砂粒下,与未涂覆测试样品相比,经涂覆测试样品需要7.1倍的时间才能达到0.014英寸的磨损深度(例如,对应于7.1的比较因子)。在零度撞击角和270目砂粒下,与未涂覆测试样品相比,厚涂覆测试样品需要8.8倍的时间才能达到0.014英寸的磨损深度(例如,对应于8.8的比较因子)。在零度撞击角和270目砂粒下,与未涂覆测试样品相比,化学抗性涂覆测试样品需要12.3倍的时间才能达到0.014英寸的磨损深度(例如,对应于12.3的比较因子)。在零度撞击角和100目砂粒下,与未涂覆测试样品相比,化学抗性涂覆测试样品需要10.6倍的时间才能达到0.014英寸的磨损深度(例如,对应于10.6的比较因子)。在三十零度撞击角和100目砂粒下,与未涂覆测试样品相比,化学抗性涂覆测试样品需要28.2倍的时间才能达到0.014英寸的磨损深度(例如,对应于28.2的比较因子)。如图22所示,比较因子范围为最小约6.0至最大约28.5,涂料层在测试样品的耐磨性方面展现出显著改善。
如流体端等油田组件有时由碳钢形成,并且最近一些流体端制造商已改用不锈钢,与由碳钢形成的流体端相比,在一些情况下,不锈钢可以提供更长的使用寿命。有时,与由碳钢形成的类似流体端相比,由不锈钢形成的流体端可以具有高达两倍的使用寿命。从历史上看,不锈钢往往比碳钢更贵,有时贵两倍。与本文所描述的那些中的至少一些一致的涂料组合物、涂料层和/或相关方法可以能够与由碳钢形成的油田组件(例如,流体端)一起使用,以实现接近或超过由不锈钢形成的类似油田组件的使用寿命。因此,本文所描述的至少一些实例可以能够减少与购买、维护、生产停工时间和/或与油田组件和油田操作相关联的更换成本相关联的费用。
现在已经描述了本公开的一些说明性实施例,对于本领域技术人员来说应该显而易见的是,前述内容仅仅是说明性的而不是限制性的,仅以实例的方式呈现。许多修改和其它实施例在本领域普通技术人员的范围内并且被考虑落入本公开的范围内。具体地,虽然本文呈现的实例中的许多实例涉及方法动作或***元素的特定组合,但是应当理解那些动作和那些元素可以以其它方式组合以实现相同的目标。本领域技术人员应当理解,本文所描述的参数和配置是示例性的,并且实际参数和/或配置将取决于使用本公开的***、方法和/或方面或技术的特定应用。本领域的技术人员还应当认识到或者使用仅常规实验能够确定,本公开的具体实施例的等效形式。因此,应理解,本文所描述的实施例是仅通过实例方式来介绍的,并且在任何所附权利要求和其等效物的范围内,本公开可以按与具体描述不同的方式来实践。
本PCT申请要求以下的优先权和权益:于2020年4月10日提交的题为“涂料组合物、经涂覆油田操作组件和用于油田操作的相关方法(COATING COMPOSITIONS,COATEDOILFIELD OPERATIONAL COMPONENTS,AND RELATED METHODS FOR OILFIELD OPERATIONS)”的美国临时申请第63/008,035号;于2020年4月10日提交的题为“用于保护油田操作组件免受流体流损坏的方法(METHODS FOR PROTECTING OILFIELD OPERATIONAL COMPONENTSFROM DAMAGE FROM FLUID FLOW)”的美国临时申请第63/008,038号;于2020年4月10日提交的题为“用于延长油田操作组件使用寿命的涂料和方法(COATING AND METHODS FOREXTENDING SERVICE LIFE OF OILFIELD OPERATIONAL COMPONENTS)”的美国临时申请第63/008,042号;于2020年4月10日提交的题为“用于制备用于保护油田操作组件的涂料组合物的方法(METHODS FOR PREPARING COATING COMPOSITIONS FOR PROTECTING OILFIELDOPERATIONAL COMPONENTS)”的美国临时申请第63/008,046号;于2020年4月10日提交的题为“用于在油田操作组件上提供柔性和/或弹性涂料的方法(METHODS FOR PROVIDINGFLEXIBLE AND/OR ELASTIC COATINGS ON OILFIELD OPERATIONAL COMPONENTS)”的美国临时申请第63/008,049号;于2020年8月14日提交的题为“经涂覆油田操作组件以及用于保护和延长油田操作组件使用寿命的方法(COATED OILFIELD OPERATIONAL COMPONENTS ANDMETHODS FOR PROTECTING AND EXTENDING THE SERVICE LIFE OF OILFIELD OPERATIONALCOMPONENTS)”的美国临时申请第63/065,542号;于2020年8月14日提交的题为“用于保护油田操作组件免受流体流损坏的方法(METHODS FOR PROTECTING OILFIELD OPERATIONALCOMPONENTS FROM DAMAGE FROM FLUID FLOW)”的美国临时申请第63/065,545号;于2020年8月14日提交的题为“用于延长油田操作组件使用寿命的涂料和方法(COATING ANDMETHODS FOR EXTENDING SERVICE LIFE OF OILFIELD OPERATIONAL COMPONENTS)”的美国临时申请第63/065,565号;于2020年8月14日提交的题为“用于制备用于保护油田操作组件的涂料组合物的方法(METHODS FOR PREPARING COATING COMPOSITIONS FOR PROTECTINGOILFIELD OPERATIONAL COMPONENTS)”的美国临时申请第63/065,577号;于2020年8月14日提交的题为“用于在油田操作组件上提供柔性和/或弹性涂料的方法(METHODS FORPROVIDING FLEXIBLE AND/OR ELASTIC COATINGS ON OILFIELD OPERATIONALCOMPONENTS)”的美国临时申请第63/065,591号;于2020年9月25日提交的题为“经涂覆油田操作组件和用于保护和延长油田操作组件使用寿命的方法(COATED OILFIELDOPERATIONAL COMPONENTS AND METHODS FOR PROTECTING AND EXTENDING THE SERVICELIFE OF OILFIELD OPERATIONAL COMPONENTS)”的美国临时申请第63/198,044号;以及于2021年4月8日提交的题为“用于制备用于保护油田操作组件的涂料组合物的方法(METHODSFOR PREPARING COATING COMPOSITIONS FOR PROTECTING OILFIELD OPERATIONALCOMPONENTS)”的美国非临时申请第17/225,684号,所有所述申请的公开内容通过引用整体并入本文。
此外,本公开的范围应被解释为覆盖上述以及上文所描述的实施例的各种修改、组合、添加、变更等,其应被认为在本公开的范围内。因此,如本文所讨论的各种特征和特性可以选择性地互换并且应用于其它展示和未展示的实施例,并且可以不脱离所附权利要求所述的本公开的精神或范围的情况下对其进一步做出许多变化、修改和添加。
Claims (30)
1.一种用于制备用于施涂于油田操作组件的至少一部分以减少由油田流体流动诱导的损坏的涂料组合物的方法,所述方法包括:
提供三官能硅烷;
提供硅烷醇流体;
提供填料;
将所述三官能硅烷、所述硅烷醇流体和所述填料组合;以及
混合所述三官能硅烷、所述硅烷醇流体或所述填料中的一种或多种以获得所述涂料组合物,所述涂料组合物被配置成在所述组件的所述至少一部分上形成涂料层,所述涂料层被配置成减少由油田流体流动诱导的损坏,使得所述油田操作组件展现出大于约2的指示增加的耐磨性的比较因子。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述比较因子指示所述涂料层的一部分磨损到第一深度的第一时间量除以在没有涂料的情况下所述油田操作组件的一部分磨损到等于所述第一深度的第二深度的第二时间量。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述油田操作组件包括山羊头的至少一部分,并且所述比较因子的范围为约5至约30。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述油田操作组件包括流体端的至少一部分,并且所述比较因子的范围为约3至约12。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述油田操作组件包括压裂铁组件的至少一部分,并且所述比较因子的范围为约2至约20。
6.根据权利要求1所述的方法,其中混合包括混合所述三官能硅烷、所述硅烷醇流体和所述填料以获得基本上均匀的涂料组合物。
7.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括提供溶剂并且将所述溶剂与所述涂料组合物混合。
8.根据权利要求7所述的方法,其中所述溶剂包括二甲苯或矿油精中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的方法,其中对于100重量份的非溶剂组分,所述溶剂占约10重量份至约300重量份。
10.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括提供催化剂并且将所述催化剂与所述涂料组合物混合。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述催化剂包括锡催化剂。
12.根据权利要求1所述的方法,其中所述三官能硅烷包括以下中的至少一种:乙酰氧基硅烷、酮肟基硅烷、烯氧基硅烷、胺硅烷、烷氧基硅烷或烯基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、甲基三(甲基-乙基-酮肟基)硅烷或乙烯基三(甲基-乙基-酮肟基)硅烷。
13.根据权利要求1所述的方法,其中所述硅烷醇流体包括聚二烷基化硅氧烷、聚二甲基硅氧烷或羟基封端的聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
14.根据权利要求1所述的方法,其中所述填料包括气相二氧化硅、玻璃纤维、云母、硅灰石、高岭土或层状硅酸盐。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述填料包括气相二氧化硅,并且所述方法进一步包括在将所述气相二氧化硅与所述涂料组合物混合之前用处理剂处理所述气相二氧化硅。
16.根据权利要求15所述的方法,其中处理剂包括六亚甲基二硅氮烷、二乙烯基四亚甲基二硅氮烷、氯硅烷或聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
17.根据权利要求1所述的方法,其中:
基于非溶剂组分,所述三官能硅烷占所述涂料组合物的约0.01wt.%至约20wt.%;
基于非溶剂组分,所述硅烷醇流体占所述涂料组合物的约40wt.%至约99wt.%;并且
基于非溶剂组分,所述填料占所述涂料组合物的约0.01wt.%至约25wt.%。
18.根据权利要求1所述的方法,其中所述三官能硅烷、所述硅烷醇流体或所述填料中的一种或多种被配置成固化并形成乙基T-树脂单元,所述乙基T-树脂单元中的每个乙基T-树脂单元与其它乙基T-树脂单元、硅烷醇流体、填料或颜料中的一种或多种形成两个或更多个键。
19.根据权利要求18所述的方法,其中基于非溶剂组分,所述涂料组合物包括占所述涂料组合物的约1.5wt%至约5.0wt%的一定量的乙基T-树脂单元。
20.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括提供颜料,并且将所述颜料与所述三官能硅烷、所述硅烷醇流体或所述填料中的一种或多种混合以获得所述涂料组合物。
21.根据权利要求20所述的方法,其中基于非溶剂组分,所述涂料组合物包括占所述涂料组合物的约1.0wt%至约5.0wt%的一定量的颜料。
22.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括提供蓝色颜料,并且将所述蓝色颜料与所述三官能硅烷、所述硅烷醇流体或所述填料中的一种或多种混合以获得所述涂料组合物。
23.根据权利要求22所述的方法,其中基于非溶剂组分,所述涂料组合物包括占所述涂料组合物的约1.0wt%至约5.0wt%的一定量的蓝色颜料。
24.根据权利要求1所述的方法,其中基于非溶剂组分,所述涂料组合物包括占所述涂料组合物的约75.0wt%至约85.0wt%的一定量的硅烷醇流体。
25.根据权利要求1所述的方法,其中所述填料包括气相二氧化硅,并且基于非溶剂组分,所述涂料组合物包括占所述涂料组合物的约13.0wt%至约17.0wt%的一定量的气相二氧化硅。
26.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括提供二氧化钛,并且将所述二氧化钛与所述三官能硅烷、所述硅烷醇流体或所述填料中的一种或多种混合以获得所述涂料组合物。
27.根据权利要求26所述的方法,其中基于非溶剂组分,所述涂料组合物包括占所述涂料组合物的约0.50wt%至约0.90wt%的一定量的二氧化钛。
28.根据权利要求26所述的方法,其进一步包括提供颜料,并且将所述颜料与所述二氧化钛、所述三官能硅烷、所述硅烷醇流体或所述填料中的一种或多种混合以获得所述涂料组合物,其中基于非溶剂组分,所述涂料组合物包括占所述涂料组合物的约1.0wt%至约5.0wt%的一定量的颜料。
29.一种用于调整涂料的硬度的方法,所述涂料被配置成保护被配置成暴露于油田流体的组件的至少一部分,使得所述组件展现出大于约2的指示增加的耐磨性的比较因子,所述方法包括:
制备包括以下的涂料组合物:
一定量的三官能硅烷;
一定量的硅烷醇流体;以及
一定量的填料;以及
以下中的一项或多项:
相对于所述三官能硅烷的量或所述填料的量中的至少一种增加所述硅烷醇流体的量以降低所述涂料的所述硬度;
相对于所述三官能硅烷的量或所述填料的量中的至少一种减少所述硅烷醇流体的量以增加所述涂料的所述硬度;
相对于所述三官能硅烷的量或所述硅烷醇流体的量中的至少一种增加所述填料的量以增加所述涂料的所述硬度;或
相对于所述三官能硅烷的量或所述硅烷醇流体的量中的至少一种减少所述填料的量以降低所述涂料的所述硬度,
其中所述涂料组合物被配置成在所述组件的所述至少一部分上形成涂料层,所述涂料层被配置成减少由油田流体流动诱导的损坏。
30.一种用于调整用于施涂于油田操作组件的至少一部分的涂料组合物的粘度的方法,所述油田操作组件被配置成暴露于油田流体,所述方法包括:
制备包括以下的涂料组合物:
一定量的三官能硅烷;
一定量的硅烷醇流体;
一定量的填料;以及
一定量的溶剂;以及
以下中的一项:
相对于所述三官能硅烷的量、所述硅烷醇流体的量或所述填料的量中的至少一种增加所述溶剂的量以降低所述涂料组合物的所述粘度;或
相对于所述三官能硅烷的量、所述硅烷醇流体的量或所述填料的量中的至少一种减少所述溶剂的量以增加所述涂料组合物的所述粘度,所述涂料组合物被配置成在所述组件的所述至少一部分上形成涂料层,所述涂料层被配置成减少由油田流体流动诱导的损坏,使得所述油田操作组件展现出大于约2的指示增加的耐磨性的比较因子。
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