油井用自膨胀封隔器用橡胶材料制备以及其吸油吸水性能研究

发布时间：2017-07-01 05:01

  本文关键词：油井用自膨胀封隔器用橡胶材料制备以及其吸油吸水性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,国外油田现场应用的自膨胀式封隔器工具数量明显增长,已近万只。在我国,每只进口价格在5万美元左右,制约了自膨胀式封隔器的推广应用。为此研制具有自主知识产权的自膨胀封隔器,满足国内甚至国际的需要,已经十分紧迫了。本文分别对自膨胀封隔器用的遇油膨胀橡胶(OSR)和遇水膨胀橡胶(WSR)的性能做出研究。OSR方面研究了橡胶基体的选择、硫化体系及硫磺用量、炭黑种类及用量和试样厚度对其性能的影响;WSR方面引入软化剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、络合剂乙二胺四乙酸四钠(EDTA-4Na)来改善WSR的耐盐性。研究表明:1.丁苯橡胶制备的遇油膨胀橡胶可以满足性能需求,故遇油膨胀橡胶的基体选择丁苯橡胶,不与天然橡胶共混。2.研究四种炭黑(N220、N330、N550、N774)对遇油膨胀橡胶性能的影响,考虑到物理机械性能和吸油膨胀性能的综合性能,选择炭黑N220作为遇油膨胀橡胶的补强剂,且炭黑用量为25份时为最佳用量,同时具备优良的物理机械性能和吸油膨胀性能。3.在实验所研究的四种硫化体系中,半有效硫化体系制备的遇油膨胀橡胶在满足力学性能的条件下具有较好的吸油膨胀性能。硫黄用量为1.2份左右时,SBR胶料制作的遇油膨胀橡胶具有较好的综合性能,符合油封制品的实际要求。4.测定了配方在160℃时的硫化特性,并通过计算得出2mm、13mm和32mm三种厚度试样的硫化条件分别为:145℃×10MPa×22min、145℃×10MPa×29min、145℃×10MPa×48min。研究了试样厚度对遇油膨胀橡胶制品吸油膨胀性能的影响,得出:遇油膨胀橡胶的最大质量膨胀率和吸油膨胀速率均随着制品厚度的增加而降低。5.当DBP用量提升时,WSR的综合力学性能有所降低,但是降幅不大,可以一定程度的提高WSR的吸水耐盐性。6.当EDTA-4Na用量提升时,制备的WSR屏蔽金属离子能力越强,降低盐水环境浓度效果越好,从而改善了WSR的吸水耐盐性能。7.制备遇油膨胀橡胶自膨胀封隔器,进行模拟油井实验,得出遇油自膨胀封隔器的性能—5天左右膨胀率达到44.8%能够实现坐封,承压能力达到13MPa。
【关键词】：自膨胀封隔器 膨胀橡胶 硫化体系 试样厚度 耐盐性
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ336;TE931.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 文献综述12-22
• 1.1 引言12-13
• 1.2 自膨胀橡胶的制备13-14
• 1.3 膨胀橡胶的膨胀机理14-15
• 1.3.1 遇油膨胀橡胶的膨胀机理14
• 1.3.2 遇水膨胀橡胶的膨胀机理14-15
• 1.4 遇水膨胀橡胶耐盐性改性15-17
• 1.5 自膨胀封隔器简介17-18
• 1.6 自膨胀封隔器的封隔机理18-19
• 1.7 自膨胀封隔器的应用19-20
• 1.8 选题背景以及研究内容20-22
• 1.8.1 选题背景20-21
• 1.8.2 研究内容21-22
• 第二章 实验部分22-28
• 2.1 实验主要原料22-23
• 2.2 实验主要设备23
• 2.3 试样制备23-24
• 2.3.1 膨胀橡胶的制备23-24
• 2.3.2 自膨胀封隔器的制备24
• 2.4 测试及表征24-28
• 2.4.1 硫化特性测试24-25
• 2.4.2 力学性能测试25
• 2.4.3 膨胀橡胶膨胀性能测试25
• 2.4.4 自膨胀封隔器径向膨胀率测试25
• 2.4.5 封隔器膨胀和密封耐压实验25-28
• 第三章 遇油膨胀橡胶性能的研究28-40
• 3.1 遇油膨胀橡胶基体的选择28-31
• 3.1.1 引言28-29
• 3.1.2 实验配方29
• 3.1.3 橡胶基体对遇油膨胀橡胶性能的影响29-30
• 3.1.4 小结30-31
• 3.2 炭黑种类及用量的选择31-34
• 3.2.1 引言31-32
• 3.2.2 实验配方32
• 3.2.3 四种炭黑对遇油膨胀橡胶性能的影响32-33
• 3.2.4 炭黑用量对遇油膨胀橡胶性能的影响33-34
• 3.2.5 小结34
• 3.3 遇油膨胀橡胶硫化体系的选择34-40
• 3.3.1 引言34-35
• 3.3.2 实验配方35
• 3.3.3 硫化体系对遇油膨胀橡胶性能的影响35-37
• 3.3.4 硫磺用量对遇油膨胀橡胶性能的影响37-39
• 3.3.5 小结39-40
• 第四章 试样厚度对遇油膨胀橡胶的影响40-46
• 4.1 引言40
• 4.2 实验配方40
• 4.3 胶料硫化特性的测定40-41
• 4.4 不同厚度试样硫化条件的确定41-44
• 4.4.1 硫化温度的确定41-42
• 4.4.2 硫化压力的确定42
• 4.4.3 硫化时间的确定42-44
• 4.5 试样厚度对遇油膨胀橡胶膨胀性能的影响44
• 4.6 本章小结44-46
• 第五章 遇水膨胀橡胶的耐盐性研究46-54
• 5.1 引言46
• 5.2 实验配方46-47
• 5.3 软化剂对WSR力学性能的影响47
• 5.4 软化剂对WSR吸水膨胀性能的影响47-49
• 5.4.1 溶液中盐的浓度对WSR吸水膨胀性能的影响47-48
• 5.4.2 DBP用量对WSR的吸水膨胀性能的影响48-49
• 5.5 WSR断面的SEM分析49-50
• 5.6 络合剂对WSR力学性能的影响50-51
• 5.7 络合剂对WSR吸水膨胀性能的影响51-52
• 5.8 本章小结52-54
• 第六章 模拟封隔器的受限膨胀实验54-58
• 6.1 引言54
• 6.2 封隔器膨胀性能测试结果54-56
• 6.3 本章小结56-58
• 第七章 全文总结与展望58-60
• 7.1 全文总结58-59
• 7.2 展望工作59-60
• 参考文献60-66
• 攻读硕士学位期间已发表的论文66-68
• 致谢68

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