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耐高温高压封隔器密封材料研究与应用

发布日期:2018-08-03 作者: 点击:

封隔器是石油勘探开发过程中井下作业的重要工具之一, 封隔器在各油田的生产实践中广泛应用, 其密封元件——胶筒, 是封隔器的核心部件。 密封材料的性能决定了封隔器能否有效地实现层间封隔,并能适应不同地层条件下, 如高温高压下长期使用。上个世纪八十年代, 我们针对江斯顿地层测试器胶筒进行开发研究, 成功地研究出≤120℃的封隔器胶筒, 广泛应用于各油田, 替代了进口胶筒。


随着石油及天然气的勘探开发不断向深部地层进军, 地层条件复杂、 苛刻, 对封隔器的密封元件——胶筒的耐高温高压的性能需求十分迫切。 目前国内生产的封隔器胶筒大多只适用于温度≤120℃, 压力≤25M pa的条件, 而能够适用于150℃、 35M pa以上的封隔器主要是从国外进口。 这样不仅价格昂贵, 而且由于供货不及时, 在很大程度上影响油田的开发建设, 我们针对这一市场需求, 开展了耐高温高压封隔器胶筒的开发研究, 并获得了成功。


一. 实践部分


1. 设备: X K-150双滚筒炼胶机 X K-400双滚筒炼胶机


100T平板硫化机


2. 仪器: (邵尔A) 硬度计 高低温拉力试验机


3. 原料: FK M 、 A cM 、 H N BR、 A flas、 EPDM 、 补强剂、 防老剂、


硫化剂及其他助剂。


4. 配方研究:


根据井下地质条件对封隔器密封元件性能的要求, 我们对上述橡胶原料进行筛选, 确定了以A flas/H N BR 作为主体材料, 选择耐高温硫化剂、 防老剂、 补强剂及其他助剂进行制样试验, 并与进口原料试样对比, 见表1



5. 封隔器胶筒的结构设计


封隔器胶筒的耐温耐压的性能除与其密封胶料本身的性能有关外, 还与胶筒的结构有关, 为了更进一步提高封隔器胶筒的抗压、 抗拉、 抗撕裂性能, 我们设计出胶筒的多层结构, 见图1





6. 生产工艺流程:


配料——塑炼混炼——下片——精炼——注压——硫化——启模——修边——检验——入库


二、 现场应用部分


本产品开发研制成功以后, 先后在大庆油田、 胜利油田、 大港油田、 华北油田、 辽宁阜新石油工具厂等单位反复试用, 其性能达到设


计要求, 满足现场作业需求。 兹例举如下:


在采油卡水措施中,  在大港油田板863井, 井深3768米, 井温153℃. 工作压差32M pa, 井下工作116天, 密封良好, 仍继续工作。 华北石油华艺技术开发有限公司在青海朶斯油田使用Y 341-148、 Y 341-114封隔器, 井深3878米, 井温155℃, 工作压差30M pa, 井下工作一年多, 密封仍然良好。


在酸化压裂措施中, 华北井下作业公司使用我厂生产的EA 型、C S-1型封隔器密封件, 在赵66井酸压, 井深5400米, 封隔器下深5264米, 温度156℃. 井口施工压力达82M pa, 密封良好。 兴隆1井酸压作业, 井深5100米, 井温147℃施压80M pa, 封隔器密封效果良好。


在地层测试作业方面, 胜利油田井下作业公司试油测试大队, 用我厂生产的裸眼胶筒,最高测试井温170℃~177℃,测试压差48. 7M pa, 密封良好。 华北测试公司吐哈分公司玉门项目部, 在玉门青西深井测试中, 测试井段4056. 9米~4148. 3米, 地层压力54. 91M pa,地层温度131℃, 工作良好, 用户特别满意。


三、 结果与讨论


1. 由表1的性能对比试验数据可见, 本厂的1# 、 2# 样品的耐高温物理性能均优于进口样品。


2. 胶筒的结构设计采用多层防护结构是一种较好的选择,这样制成的胶筒受压时, 护环张开均匀承压力高。


3. 硫化剂、 防老剂、 补强剂及其他助剂的选择必须与主胶原料搭配合理, 才能确保胶筒耐高温热氧老化, 高抗撕裂性能, 同时并能保


证生产过程中胶料流动性好。


四、 结论


1. 通过现场应用2000套的实践证明耐高温高压封隔器的性能达到了耐温150℃~170℃, 耐压35~55M pa, 并可长期使用。


2. 本产品的研制成功, 实现了国产化, 可替代国外产品, 且价格仅为国外同类产品的三分之一, 具有较好经济效益的预期。


本文网址:http://www.jwfsy.com/news/381.html

关键词:封隔器胶筒,防喷器胶芯,特种密封件

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