提高采油工具密封性能的研究

岳東衛(wèi) 張軍 李鐵強 李軍

摘要：為了滿足逐漸復雜的石油鉆采作業(yè)的需求，鉆采作業(yè)對于鉆采工具性能、結構、以及施工效率都有著很高的要求，并且對實驗裝置的研制和實驗手段有著更高的要求，封隔器膠筒作為石油鉆采井下工具之中最為重要的密封件之一，對于密封性的研究起到很重要的意義。本篇文章對封隔器膠筒的密封性能進行更深層研究，主要闡述了氫化丁腈橡膠膠筒制作過程中，對其中的交聯體系所產生的影響進行了研究。

關鍵詞：封隔器膠筒;氫化丁腈;交聯體系;耐高溫性;壓縮永久變形

引言：作為油田采油作業(yè)中比較重要井下工具之一的封隔器，被廣泛的適用于各種情況下的作業(yè)。封隔器可以達到控制產能、注液的效果，套管起到保護作用。所以對膠筒密封性的研究就是為了提高工作效率。近些年來，由于依靠常規(guī)的開采方式很難做到產能的提高，必須結合其他方式進行同步開采，比如：蒸汽吞吐和 SAGD 技術。受到開采溫度的影響，對于封隔器膠筒承受高溫的能力就要要求很高。這次研究的最終目的就是為了開發(fā)一種新型的材料，用氫化丁腈橡膠作為原材料，其原因是該物體本身就有很好的耐油性的耐化學性，還有較好的抗高溫型以及不易變形等，使其綜合性能有了提高。

一、石油鉆采現狀及發(fā)展趨勢

伴隨著石油鉆采技術的迅速發(fā)展，有很多新型的鉆采工藝，和新的工具的出現，那么就要有新的技術和手段與之相呼應。那些規(guī)模較小的室內實驗室的裝備已經在很多方面不能偶滿足于當下鉆井與石油開采的技術發(fā)展水平。對石油鉆采的各種影響因素進行考慮，主要是其中的成本投入、安全事故的預防、工作效率的高低等等。為了讓采油等技術成果更加具有科學性性和可靠性，就需要國內外研究院和油氣公司對鉆井、采油、井控進行模擬實驗。造鉆井作業(yè)中，模擬實驗這個工作是必不可少的手段，模擬實驗設計是為了更好的對采油工具和工藝對其在井下工作的試驗，來做到問題的預防，這也是采油工作的重心和核心，因為油田開采工作的特殊性需要對井下試驗進行研究，這樣才能夠對鉆采工具和工藝技術的使用性能和整體水平進行提高。根據權威部門調查結果顯示證明，國外的那些擁有實力雄厚的科研隊伍和先進實驗設備的石油工具公司，會對先進的經驗進行利用，加大石油的開采工作。

二、封隔器的密封與錨定性能測試裝置建設的必要性

現在，鉆采貢酒及工藝技術已經作為油氣田開發(fā)過程鉆采研究的基礎，裝備的模擬實驗成為其重要的部分。

（一）鉆采工具自身的獨特性

每一種鉆采工具都有其自身的獨特性，不僅要符合技術要求又要克服井下生產困難，有一些生產單位因為擔心影響生產的效益，不想進行生產井工程試驗。

（二）生產狀況單一，重復性低

在現場的生產狀況比較單一，重復性比較低。因為生產條件不容易改變，可供研究的生產條件較少，

（三）局域不確定性

試驗場地的選擇局域不確定性，因為所選擇的試驗井未必能夠滿足工具及工藝試驗條件，不利于研究實驗數據的提取。

（四）試驗井的不確認

如果直接將鉆采新工藝、新的裝備對現場井進行試驗，就會加大其試驗周期，具有很高的試驗風險，一旦試驗失敗，就會產生損失和難以擬補的影響。

（五）模擬軟件的研究

計算以科學技術相關工程的模擬軟件的研究逐漸成為采油模擬實驗中的一種方式，但是從長遠的發(fā)展來看考慮到技術和經濟利益，現場井不適合代替模擬裝置。

總體的來講只有模擬實驗才能取得現場試驗沒有辦法拿到或者因為試驗周期較長你能及時獲得的試驗數據。這樣一來只有模擬實驗才可以大大縮短科研成本及時間，對未經過實驗就進行使用的產品中出現的缺陷進行處理，可以幫助其減少資金方面的浪費，使得研究的各項產品在使用的過程中具備更強的實用性，并且產生經濟效益。

三、實驗數據分析

通過實驗在防老體系、增強體系以及增塑體系一樣的結果中，對其進行控制，尋找合適的交聯體系，正確處理好其中的關系。大部分文獻證明：控制著交聯劑雙-2，5的用量不斷加大，最大的轉距逐漸變得一致，所以說：當密度這個條件一樣的話，無論是增加或是減少其交聯劑的使用量，對實驗結果都不會產生差異。因此，綜合考慮之下雙-2，5的量控制在4份和5份之間。在低硫高促進劑和硫磺硫化體系兩者條件的共同影響下，其結果為轉矩的最大值<過氧化物交聯體系。從而也就驗證了一個結果，硫磺硫化體系的低密度交聯情況是存在的，并且受它自身影響。

進行操作的實驗主要是對HNBR 此種高飽和橡膠做出對比的處理方式，在整個操作過程中，采取三種交聯體系。分別是：有機過氧化物間的交聯、硫磺劑中的低量促進以及酚醛樹脂交聯。

對實驗結果進行研究可知，以上三種方式進行操作過程中，所表現出來的性能之間的不同是顯而易見的。第一種交聯體系中的膠桶會呈現出良好的拉伸性，在硬度方面也是高于其他。在經受高溫的情況下，表現出來極強的耐老化的優(yōu)良性能，使得產生變形的可能性被大大的降低。其次在碳鍵性能的影響下，導致膠筒壓縮永久變形指數大扯斷伸長率高，其抗熱、抗老化性能都不高。溴化酚醛樹脂交聯體系和各種性能是在以上兩個實驗物質之間的。影響交聯體系的撕裂強度、拉伸強度、扯斷伸長率、定伸強度、抗壓縮永久變形等性能。據實驗結果表明，當多硫鍵出現最大的拉伸長度時則是交聯密度的最大值。主要原因是，各個交流點之間的鏈段不同，位置不同，在外力的作用下產生變形的時候就會產生應力集中。就可能會導致強鍵的斷裂，讓分子流動，當應力不均衡的時候就會破壞網構。

反而弱鍵能夠對應力進行有效的處理。當交聯密度的數值越高的時候，定伸強度和交聯鍵之間的關系則是—C—C—〉—C—S—C—〉—C—SX—C—。

四 結果與討論

通過對以上數據的分析，有效的證明了氫化丁腈封隔器膠筒的力學性能?？估匣阅芎湍透邷匦阅芏急容^樂觀，在五到六月份該配方在采用-2，5的過氧化物交聯體系使用時其壽命可以達到兩年，原因是它能夠承受150℃ 的高溫和21MPa的高壓強。

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