含氟弹性体密封材料在油田环境中的适用性研究
发布时间：2021-11-22 17:40
随着塔里木油田的不断深入开发,高温高压以及苛刻的服役环境均对密封件的性能提出了更高的要求。密封材料老化后会引起密封效果下降,降低其服役寿命,直接影响井下正常工作,甚至威胁密封件安全。目前作为井下橡胶密封材料的技术指标尚未满足现场苛刻油田环境的技术需要,开发高性能的橡胶密封材料对提高我国深层油气资源开发的科学技术水平具有积极的推动作用和战略意义。国内外学者早已围绕各类橡胶材料和与之接触的油气介质的老化机理展开了研究,现有的研究成果主要针对油气田常用的橡胶材料的性能退化机理展开,但很少涉及到含氟弹性体在油田井下环境中的老化规律和寿命预测问题。本文选用26型氟橡胶为研究对象,模拟油气田系统用橡胶密封材料的实际工况,在80℃、120℃、160℃、200℃四种温度下进行加速老化试验,在80℃、5MPa下进行高温高压釜模拟试验。试验时间分别是7d、14d、28d。开展试验前后溶胀性能（质量变化率和体积变化率）,力学性能（邵氏A硬度、应力应变值、拉伸强度和拉断伸长率）,玻璃化转变温度和傅里叶红外光谱等测试和对比分析,在此基础上对其展开寿命预测。结果表明:不同温度油介质老化后26型氟橡胶会发生轻微变形...
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
6型氟橡胶的化学结构式氟橡胶的归类和类型主要与其合成单体有关，26型氟橡胶的合成单体主要是六氟丙
灿晒饣?鸾ケ涞么植谥敝亮盐瞥鱿帧⒃黾樱?钪辗⑸?盐评┱梗?损伤程度增加，硅橡胶降解的主要原因是橡胶分子主链的分解与断裂与分子链的交联降解。MitraS等[32]人将氟橡胶置于碱性环境(10%NaOH)中研究了其化学降解机理。经过12周老化后通过扫描电子显微镜观察到微观层面出现显著老化，利用ATR-FTIR和XPS评估了橡胶表面的化学降解过程，早期橡胶的降解主要通过碳原子脱氟进行，然后在橡胶主链上形成双键，老化后橡胶的热稳定性降低，化学降解显著。1.3.2时温等效研究现状随着温度或者外力作用时间的差异，橡胶材料呈现出如图1-2所示五种状态，其中包括在较低温度过渡时为玻璃-橡胶态，较高温度过渡时为橡胶-粘流状态。增加温度与增加时间对粘弹性的作用是等效的，这就是橡胶的时温等效性。材料的宏观状态变化是材料内部分子结构转变的结果，在转变过程中分子链排列产生差异，可用来定性判定材料的各种物理力学性能、动态力学参数以及在高温作用下分子结构的分解交联等[33]。图1-2橡胶材料随温度升高的五种状态示意图侯宏等[34]人综合了温频等效原理及粘弹性材料的分数导数模型，构建了粘弹性材料损耗因子、模量、温度和频率的参数数学模型。该模型的合理性通过拟合DMA测试结果和模型参数后得到了证实。同理粘弹性材料不同温度和频率下的动态力学性能可以利用该参数化模型预测。GarcíaT等[35]人为了对橡胶衬套轴向和径向的频率和幅值相关性玻璃态高弹态粘流态
10玻璃化转变温度的影响和红外光谱分析。(3)高压油介质环境中不同老化时间对含氟弹性体密封材料性能演化行为规律及机理研究；主要研究模拟苛刻油田高压环境老化时间对含氟弹性体材料的形貌变化、物理机械性能(质量和体积变化率、邵氏硬度、应力应变、拉伸强度、拉断伸长率)、玻璃化转变温度的影响和红外光谱分析。(4)在苛刻油田环境中含氟弹性体密封材料的老化寿命预测。1.5.2本论文的研究技术路线图1-3技术路线图
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外航空橡胶制件贮存寿命控制的研究进展[J]. 苏正涛,刘培元,陆明. 合成材料老化与应用. 2019(06)
[2]工程机械传动系统油封密封失效分析及改进[J]. 于见华,宋旭东,康辉,王磊. 特种橡胶制品. 2019(05)
[3]丁腈橡胶密封圈热氧老化及性能的关联性[J]. 王玲,魏小琴,佘祖新,张世艳,赵全成. 弹性体. 2019(04)
[4]氢化丁腈橡胶和氟橡胶经酸性气体老化后成分与性能的变化[J]. 朱永康. 橡胶参考资料. 2019(04)
[5]Synthesis of Cerium-containing Polymethylphenyl Silicone and Its Antioxidant Effect on Fluorosilicone Rubber[J]. Yong Guan,Jian Hu,Yong-Kang Huang,Yang You,Huan-Yao Zhang,An-Na Zheng,Xiang Xu,Da-Fu Wei. Chinese Journal of Polymer Science. 2019(08)
[6]丁腈橡胶的热氧老化及寿命预测[J]. 袁兆奎,吴天昊,李楠,肖建斌. 弹性体. 2019(05)
[7]热分析技术在热固性树脂研究中的应用[J]. 田秀娟,魏文阁,张强,赫庆坤. 山东化工. 2019(11)
[8]氟橡胶/碳纳米复合材料研究进展[J]. 熊俊彬,郭建华. 弹性体. 2019(02)
[9]以时温等效方法研究尼龙1010应力松弛行为及使用寿命预测[J]. 蔡利海,郭宝华,张诚,徐军,黄忠耀. 高等学校化学学报. 2019(04)
[10]氟弹性体在航天航空领域的应用[J]. 杨璠,陈风波,王腾,谢玥,郭安儒. 化学与黏合. 2019(01)
硕士论文
[1]橡胶老化寿命的神经网络预测及软件开发[D]. 胡文琪.北京化工大学 2018
[2]用于极端环境下橡胶胶料的性能研究[D]. 马岩.青岛科技大学 2018
本文编号：3512161
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
6型氟橡胶的化学结构式氟橡胶的归类和类型主要与其合成单体有关，26型氟橡胶的合成单体主要是六氟丙
灿晒饣?鸾ケ涞么植谥敝亮盐瞥鱿帧⒃黾樱?钪辗⑸?盐评┱梗?损伤程度增加，硅橡胶降解的主要原因是橡胶分子主链的分解与断裂与分子链的交联降解。MitraS等[32]人将氟橡胶置于碱性环境(10%NaOH)中研究了其化学降解机理。经过12周老化后通过扫描电子显微镜观察到微观层面出现显著老化，利用ATR-FTIR和XPS评估了橡胶表面的化学降解过程，早期橡胶的降解主要通过碳原子脱氟进行，然后在橡胶主链上形成双键，老化后橡胶的热稳定性降低，化学降解显著。1.3.2时温等效研究现状随着温度或者外力作用时间的差异，橡胶材料呈现出如图1-2所示五种状态，其中包括在较低温度过渡时为玻璃-橡胶态，较高温度过渡时为橡胶-粘流状态。增加温度与增加时间对粘弹性的作用是等效的，这就是橡胶的时温等效性。材料的宏观状态变化是材料内部分子结构转变的结果，在转变过程中分子链排列产生差异，可用来定性判定材料的各种物理力学性能、动态力学参数以及在高温作用下分子结构的分解交联等[33]。图1-2橡胶材料随温度升高的五种状态示意图侯宏等[34]人综合了温频等效原理及粘弹性材料的分数导数模型，构建了粘弹性材料损耗因子、模量、温度和频率的参数数学模型。该模型的合理性通过拟合DMA测试结果和模型参数后得到了证实。同理粘弹性材料不同温度和频率下的动态力学性能可以利用该参数化模型预测。GarcíaT等[35]人为了对橡胶衬套轴向和径向的频率和幅值相关性玻璃态高弹态粘流态
10玻璃化转变温度的影响和红外光谱分析。(3)高压油介质环境中不同老化时间对含氟弹性体密封材料性能演化行为规律及机理研究；主要研究模拟苛刻油田高压环境老化时间对含氟弹性体材料的形貌变化、物理机械性能(质量和体积变化率、邵氏硬度、应力应变、拉伸强度、拉断伸长率)、玻璃化转变温度的影响和红外光谱分析。(4)在苛刻油田环境中含氟弹性体密封材料的老化寿命预测。1.5.2本论文的研究技术路线图1-3技术路线图
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外航空橡胶制件贮存寿命控制的研究进展[J]. 苏正涛,刘培元,陆明. 合成材料老化与应用. 2019(06)
[2]工程机械传动系统油封密封失效分析及改进[J]. 于见华,宋旭东,康辉,王磊. 特种橡胶制品. 2019(05)
[3]丁腈橡胶密封圈热氧老化及性能的关联性[J]. 王玲,魏小琴,佘祖新,张世艳,赵全成. 弹性体. 2019(04)
[4]氢化丁腈橡胶和氟橡胶经酸性气体老化后成分与性能的变化[J]. 朱永康. 橡胶参考资料. 2019(04)
[5]Synthesis of Cerium-containing Polymethylphenyl Silicone and Its Antioxidant Effect on Fluorosilicone Rubber[J]. Yong Guan,Jian Hu,Yong-Kang Huang,Yang You,Huan-Yao Zhang,An-Na Zheng,Xiang Xu,Da-Fu Wei. Chinese Journal of Polymer Science. 2019(08)
[6]丁腈橡胶的热氧老化及寿命预测[J]. 袁兆奎,吴天昊,李楠,肖建斌. 弹性体. 2019(05)
[7]热分析技术在热固性树脂研究中的应用[J]. 田秀娟,魏文阁,张强,赫庆坤. 山东化工. 2019(11)
[8]氟橡胶/碳纳米复合材料研究进展[J]. 熊俊彬,郭建华. 弹性体. 2019(02)
[9]以时温等效方法研究尼龙1010应力松弛行为及使用寿命预测[J]. 蔡利海,郭宝华,张诚,徐军,黄忠耀. 高等学校化学学报. 2019(04)
[10]氟弹性体在航天航空领域的应用[J]. 杨璠,陈风波,王腾,谢玥,郭安儒. 化学与黏合. 2019(01)
硕士论文
[1]橡胶老化寿命的神经网络预测及软件开发[D]. 胡文琪.北京化工大学 2018
[2]用于极端环境下橡胶胶料的性能研究[D]. 马岩.青岛科技大学 2018
本文编号：3512161
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