油井用自膨脹封隔器用橡膠材料制備以及其吸油吸水性能研究.pdf

1、目前，國(guó)外油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的自膨脹式封隔器工具數(shù)量明顯增長(zhǎng)，已近萬(wàn)只。在我國(guó)，每只進(jìn)口價(jià)格在5萬(wàn)美元左右，制約了自膨脹式封隔器的推廣應(yīng)用。為此研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自膨脹封隔器，滿足國(guó)內(nèi)甚至國(guó)際的需要，已經(jīng)十分緊迫了。本文分別對(duì)自膨脹封隔器用的遇油膨脹橡膠（OSR）和遇水膨脹橡膠（WSR）的性能做出研究。OSR方面研究了橡膠基體的選擇、硫化體系及硫磺用量、炭黑種類及用量和試樣厚度對(duì)其性能的影響；WSR方面引入軟化劑鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）

2、、絡(luò)合劑乙二胺四乙酸四鈉（EDTA-4Na）來(lái)改善WSR的耐鹽性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴丁苯橡膠制備的遇油膨脹橡膠可以滿足性能需求，故遇油膨脹橡膠的基體選擇丁苯橡膠，不與天然橡膠共混。⑵研究四種炭黑（N220、N330、N550、N774）對(duì)遇油膨脹橡膠性能的影響，考慮到物理機(jī)械性能和吸油膨脹性能的綜合性能，選擇炭黑 N220作為遇油膨脹橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑，且炭黑用量為25份時(shí)為最佳用量，同時(shí)具備優(yōu)良的物理機(jī)械性能和吸油膨脹性能。

3、⑶在實(shí)驗(yàn)所研究的四種硫化體系中，半有效硫化體系制備的遇油膨脹橡膠在滿足力學(xué)性能的條件下具有較好的吸油膨脹性能。硫黃用量為1.2份左右時(shí)，SBR膠料制作的遇油膨脹橡膠具有較好的綜合性能,符合油封制品的實(shí)際要求。⑷測(cè)定了配方在160℃時(shí)的硫化特性，并通過(guò)計(jì)算得出2mm、13mm和32mm三種厚度試樣的硫化條件分別為：145℃×10MPa×22min、145℃×10MPa×29min、145℃×10MPa×48min。研究了試樣厚度對(duì)遇油膨脹

4、橡膠制品吸油膨脹性能的影響，得出：遇油膨脹橡膠的最大質(zhì)量膨脹率和吸油膨脹速率均隨著制品厚度的增加而降低。⑸當(dāng)DBP用量提升時(shí)，WSR的綜合力學(xué)性能有所降低，但是降幅不大，可以一定程度的提高WSR的吸水耐鹽性。⑹當(dāng)EDTA-4Na用量提升時(shí)，制備的WSR屏蔽金屬離子能力越強(qiáng)，降低鹽水環(huán)境濃度效果越好，從而改善了WSR的吸水耐鹽性能。⑺制備遇油膨脹橡膠自膨脹封隔器，進(jìn)行模擬油井實(shí)驗(yàn)，得出遇油自膨脹封隔器的性能—5天左右膨脹率達(dá)到44.8％能