[发明专利]一种复合材料井下连接器及制备方法

说明书

本发明提供了一种复合材料井下连接器，包括以下重量份的原理组成：玻璃化温度≥140℃或热变形温度≥180℃的聚合物20‑50份、不导电纤维20‑70份、助剂0‑20份，本发明采用高Tg和高HDT聚合物材料或聚合物合金材料(Tg≥140℃或者HDT≥180℃)，不导电纤维在X‑Y方向做有序或者无序排列，纤维长度≥10mm，纤维为不导电纤维，其X‑Y平面的平均热膨胀系数＜30×10^‑6m/K(140‑280℃下)，电子插针采用铍青铜，表面镀金，或者镍合金或者不锈钢材质，表面镀金，本发明制备的连接器，不会由于热膨胀系数巨大的差异导致电子插针的松动和渗水。

技术领域

本发明涉及石油探测井技术领域，具体涉及一种复合材料井下连接器及制备方法。

背景技术

HPHT(high temperature and high pressure,高温高压)连接器一般应用于石油探测井中，把石油探测井的各个电气单元连接起来的电气部件，用于传送电力和信号，当石油测井单元的某一段进水或者泥浆时，HPHT连接器需要把水或者泥浆密封在破坏段，而避免其进入下一段或者上一段，避免造成更加严重的损坏。HPHT连接器的工作工况很苛刻(一般石油井下温度在120-260℃，水或者泥浆的压力＞140Mpa)。

目前HPHT连接器根据绝缘本体大致分两类，一类为陶瓷或者玻璃本体，另一类为高Tg，高HDT(热变形温度)的聚合物注塑成型本体(例如：高Tg环氧树脂，高HDT的PEEK,PEK，PEKEKK.等)。但这两种都存在一定的缺陷。

陶瓷或者玻璃本体，由于陶瓷和玻璃都属于脆性材料，由于井下温度变化带来的热应力和Griffith微裂纹理论，绝缘本体还是很容易在高压力情况下破裂，一般很难做到耐压200Mpa的连接器。

高Tg和高HDT聚合物材料，例如PEK本体，铍青铜插针，PEK为具有良好韧性的聚合物材料，其热膨胀系数为160×10^-6m/K(170-220℃下).铍青铜热膨胀系数为17.5×10^-6m/K(20-300℃下)，其热膨胀系数巨大的差异会导致电子插针的松动从而渗水。

发明内容

本发明采用高Tg和高HDT聚合物材料或聚合物合金材料(Tg≥140℃或者HDT≥180℃)，不导电纤维在X-Y方向做有序或者无序排列，纤维长度≥10mm，纤维为不导电纤维，其X-Y平面的热膨胀系数＜30×10^-6m/K(140-280℃下)，电子插针采用铍青铜，表面镀金，或者镍合金或者不锈钢材质，表面镀金，本发明制备的连接器，不会由于热膨胀系数巨大的差异导致电子插针的松动和渗水。

本发明提供了一种复合材料井下连接器，包括以下重量份的原理组成：玻璃化温度≥140℃或热变形温度≥180℃的聚合物20-50份、不导电纤维20-70份、助剂0-20份。

上述的连接器，其中，所述聚合物为聚醚醚酮、聚醚酮、聚醚酰亚胺与聚酰亚胺合金、聚醚酰亚胺与聚对苯撑苯并二噁唑纤维合金、聚醚酮醚酮酮中的至少一种。

上述的连接器，其中，所述不导电纤维为玻璃纤维、石英纤维、PBO纤维、陶瓷纤维中任一种或者多种的组合，纤维形态为毡、布、单向带、纸、晶须等，即在X-Y平面纤维做定向铺设，在Z方向几乎没有纤维取向。

上述的连接器，其中，所述助剂为流变助剂和附着力助剂。

上述的连接器，其中，所述不导电纤维的长度≥10mm。

上述的连接器，其中，该连接器在140-280℃下，其X-Y平面的平均热膨胀系数＜30×10^-6m/K，其中电子插针方向为z方向，电子插针的垂直面为X-Y平面。

本发明的另一面，一种复合材料井下连接器的制备方法，包括以下步骤：