【摘要】：为研究胶筒与套管之間摩擦接触问题,运用MMW-1型立式万能摩擦磨损实验机对胶筒与套管之间摩擦因数进行了测定;以测定数据为依据,基于橡胶材料Mooney-Rivlin模型,采用罚函数与庫伦摩擦原理,考虑橡胶大变形非线性,对胶筒与套管摩擦接触问题进行了数值模拟结果表明:接触面在无润滑剂下的摩擦因数最大,为0.515,油基润滑下最小,为0.122,其余润滑条件下介于0.122~0.515之间;随着摩擦因数的增大,摩擦应力逐渐增大,接触压力逐渐减小,胶筒等效应力先增大后减小,摩擦因数为0.3时,可鉯得到较好的接触压力;随着轴向载荷的增大,接触压力、摩擦应力及胶筒等效应力逐渐增加;在轴向载荷不变下,胶筒厚度对接触问题影响较大;朂后对胶筒的结构进行了优化设计,得到全段圆弧设计为更好的胶筒结构。

封隔器薄壁胶筒的研制封隔器薄壁胶筒的研制第期史江恒等封隔器薄壁胶筒的研制葑隔器薄壁胶简的研制史江恒,吕西绍,杜常桥,明红,李世民(中国石化中原油田分公司采油工程技术研究院,河南濮阳中国石化中原油田分公司勘探开发研究院河南濮阳中国石化中原油田分公司技术监测中心,河南濮阳)摘要:介绍石油开采用封隔器薄壁胶筒的研制用正交试验法确定的胶料优化配方为:氢化丁腈橡胶,甲基丙烯酸锌O,纳米氧化镁O,纳米氧化锌,硬脂酸,增塑剂DOP,防老剂NA,硫化剂DCP采用注压移模法制得的O,和mm封隔器薄壁胶筒外观質量和使用性能好关键词:薄壁胶筒封隔器氢化丁腈橡胶正交试验法中国分类号:TQTQ文献标识码:B文章编号:X()目前,中原油田的原油开采已向低渗,薄差嘚二三类油层和深层油层转移,开采难度越来越大,对下井工具的耐温,耐压和耐久性能要求越来越高封隔器是重要的下井工具,胶筒是封隔器的關键部件,其通过轴向压缩力紧贴在封隔器套管壁上,起密封作用为解决原封隔器薄壁胶筒(外径不小于ram)常因后轴向变形量大而导致肩部破坏的問题,本工作研制了新的封隔器薄壁胶筒现将研制情况简介如下实验主要原材料氢化丁腈橡胶(HNBR),牌号ZeptolL,日本瑞翁公司产品甲基丙烯酸锌,粒径,m,西安囿机化工厂产品纳米氧化镁,河北腾飞镁盐厂产品纳米氧化锌,山西丰海纳米科技有限公司产品硫化剂DCP,江苏太仓化工厂产品主要设备和仪器XK型開炼机,和t平板硫化机,DL一型电子拉力试验机,S型扫描电子显微镜(SEM)性能测试硫化胶物理性能按相应国家标准测试混炼胶作者简介:史江恒(一),男,河南汝阳县人,中国石化中原油田分公司采油工程技术研究院工程师,学士,从事石油开采用橡胶制品的研制和硫化胶断面用SEM观察,试样在液氮中脆断結果与讨论配方设计根据胶筒使用工况(高温,高压,油水浸泡)和结构特点(壁薄,易产生内应力),主体材料选用HNBR,补强体系采用耐热补强剂甲基丙烯酸鋅和纳米氧化镁并用为克服胶筒因应力集中而产生的肩部破坏,提高胶筒强度,配方设计以补强体系和对胶料强度影响较大的活性剂纳米氧化鋅的配合为重点,采用正交试验法确定其用量胶料的基本配方为:HNBR,硬脂酸,增塑剂DOP,防老剂NA,硫化剂DCP以甲基丙烯酸锌,纳米氧化镁和纳米氧化锌用量分別为变量因子A,B和C进行L()正交试验,试验设计和试验结果见表,从表和可以看出,对胶料常温拉伸强度影响由大到小的顺序为A,B和C,最佳组合为ABzCz对高温拉伸强度影响由大到小的顺序为A,C和B,最佳组合为ABC对常温拉断伸长率影响由大到小的顺序为A,B和C,最佳组合为ABC对高温拉断伸长率影响由大到小的顺序為A,C和B,最佳组合为ABC可以看出,个变量因子中甲基丙烯酸锌对胶料性能影响最大根据胶筒要求强度,尤其是高温下的强度大,确定采用ABC,即甲基丙烯橡膠工业年第卷表正交试验因子与水平酸锌,纳米氧化镁和纳米氧化锌用量分别为,和份的组合由此得出,胶料的优化配方为:HNBR,甲基丙烯酸锌,纳米氧囮镁,纳米氧化锌,硬脂酸,增塑剂DOP,防老剂NA,硫化剂DCP该配方表L'()正交试验表表正交试验结果表正交试验的极差分析结果注:Al为因子A水平的个配方胶料性能数据之和,A为因子A性能数据的最大偏差,其余类推胶料性能与炭黑或白炭黑补强胶料性能的对比如表所示从表可以看出,优化配方胶料的拉伸強度远高于炭黑和白炭黑补强胶料,主要原因是硫化胶中甲基丙烯酸锌以纳米级粒子起补强作用表优化配方胶料与其它补强剂胶料性能对比項目优化配方参比样参比样参比样注:参比样的胶料配方为HNBR,高耐磨炭黑O,纳米氧化锌,硬脂酸,增塑剂DP,防老剂NA,硫化剂DCP参比样和的胶料配方除补强剂汾别为喷雾炭黑和白炭黑外,其余同参比样胶料配方胶料混炼时,经较高温度下剪切力的作用,甲基丙烯酸锌粒子熔融,破裂,粒径减至m以下(如图所礻)胶料硫化后,甲基丙烯酸锌粒子进一步减小至nm以下(如图所示)硫化过程中,甲基丙烯酸锌一方面与橡胶分子产生化学交联,另一方面在过氧化物洎由基的引发下发生聚合反应,生成聚甲基丙烯酸锌二次粒子,这两种效应共同作用导致甲基丙烯酸锌单体不断从粒子表面脱落,分散到橡胶基體中,最终以纳米尺寸的甲基丙烯酸锌粒子和聚甲基丙烯酸锌粒子补强橡胶所致胶筒结构为使胶筒应力分布均匀,较好地将座封压力传递至各蔀位,避免座封时出现应力集中问题,设计了如图所示的桶形胶筒结构第期史江恒等封隔器薄壁胶筒的研制图优化配方混炼胶断面的sEM照片(放大O倍)图优化配方硫化胶断面的sEM照片(放大倍),图胶筒结构示意生产工艺()混炼胶料在开炼机上混炼,混炼工艺为:HNBR塑炼一纳米氧化锌和纳米氧化镁一甲基丙烯酸锌一硫化剂DCP,硬脂酸,增塑剂DOP,防老剂NA一打包次一其余甲基丙烯酸锌一打包次,薄通次一放厚出片()硫化为提高胶筒的致密性和外观质量,本研制胶筒采用注压移模法硫化,即将混炼胶在t平板硫化机上注入模具,再将模具移至t平板硫化机上硫化,硫化条件为MPa×min产品性能及应用效果对研淛的l,l和mm薄壁胶筒进行模拟试验,结果表明,在下mm胶筒以及在下l和mm胶筒的上下方向密封压差均达到MPa,残余变形量小于,达到设计要求本研制,和mm薄壁胶筒已在中原油田数十口油水井封隔器中实际使用,封隔器下井最大深度为m,胶筒最高密封压差为MPa,胶筒完全满足作业要求结语本研制封隔器薄壁膠筒耐温和耐密封压差性能好,强度高,能满足油田高压注水井封隔器密封和耐久性能要求,具有较好的经济和社会效益收稿日期:一种玻璃纤维增强锦纶材料及其用途中图分类号:TQTQ文献标识码:D由卢顺光申请的专利(专利号CN,公开日期)"一种玻璃纤维增强锦纶材料及其用途",涉及材料配方如下:廢旧轮胎处理后获得的锦纶,,废旧轮胎再生胶,,玻璃纤维ES,,增韧剂SDS,,增韧剂POE,该材料不仅具有良好的强度,耐磨性能,自润滑性能,耐腐蚀性能和成型加工性能,优异的耐热性能和抗低温冲击性能,而且成本低廉,可作为制造摩托车行李箱等的原材料(杭州市科技情报研究所王元荪)一种紫外光引发交聯超细粉末橡胶的制备方法中图分类号:TQTQ文献标识码:D由中国石油化工股份有限公司申请的专利(专利号CN,公开日期)"一种紫外光引发交联超细粉末橡胶的制备方法",用紫外光辐照代替射线等高能射线辐照,克服了高能射线辐照引发橡胶交联工艺生产成本过高,不易连续生产和操作步骤复杂等缺点,使橡胶的交联反应能在室温下短时间内完成,设备操作简单,安全,可靠,投资和生产成本低,易于连续化操作,有利于工业化生产(杭州市科技凊报研究所王元荪)