遇油和遇水膨胀封隔器的制备及性能研究

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1、中图分类号：TQ330单位代码：11414学号：2013226005题目遇油和遇水膨胀封隔器的制备及性能能研究专业或领域材料工程研究方向高分子材料工程专业硕士生易文指导教师丛川波现场导师张诚二○一七年五月摘要摘要封隔器是指用来密封管柱（或裸眼井壁）与管柱之间环空，隔离目的层段，控制注入或采出流体，并能承受压差的井下工具。遇油遇水封隔器是封隔器中的一种，其主要原理是其胶筒遇油或遇水后体积会发生膨胀，从而可以产生密封效果，该种封隔器具有膨胀率高,充填效果好,操作简单等优点，能够简化施工工艺，降低完井成本。本文研究了遇油膨胀封

2、隔器和遇水膨胀封隔器。对于遇油膨胀橡胶，较优的硫化剂为过氧化物DCP，较优异的助交联剂为TMPT，且最佳配比为4:1；防老剂RD/MB对过氧化物硫化EPDM高温长时间老化的防护效果较好；炭黑N330更能提高胶料的综合力学性能。实验设计了新型的封隔器结构，这种结构能够满足现场使用要求；测试结果表明，在92℃~95℃温度下，白油介质中，封隔器在达到试验条件12天后，封隔器承压能力为5500PSI。对于遇水膨胀橡胶，研究了吸水膨胀剂对橡胶物理机械性能的影响，研究发现：随着膨胀剂用量的增加，吸水膨胀橡胶在吸水前后的硬度呈上升趋势

3、、定伸应力先增大后减小、膨胀橡胶的拉断伸长率降低，吸水后橡胶的拉断伸长率的变化率要小于吸水前的变化率、吸水橡胶的撕裂强度降低、吸水橡胶的吸水能力逐渐增加。试制了mini膨胀封隔器，探究了不同条件下，膨胀封隔器的吸水能力。研究发现随着盐水浓度的增加胶筒的吸水能力降低；在一定的温度范围内，温度增加胶筒的吸水能力增加。对遇水膨胀胶筒的的变化规律进行了数学模型的建立，并对影响因子做了数学分析，模拟在不同的井矿条件下胶筒外径随时间的变化。研究表明，离子浓度和温度对封隔器的承压能力影响较小；随着环空的增加，膨胀封隔器的承压能力降低；

4、随着胶筒长度的增加，封隔器的承压能力升高。关键词：遇油膨胀封隔器；遇水膨胀封隔器；NBR；EPDM；承压能力IIABSTRACTThePreparationandPerformanceStudyofOilSwellingPackerandWaterSwellingPackerABSTRACTThemainpurposeofthispaperispreparingandstudyingtherubbermaterialofoilswellingpackerandwaterswellingpacker.Theprototyp

5、esofthetwopackershavebeenpreparedandtheperformancesofthepackershavebeentested.Foroilswellingrubber,thestudyshowsthatthebettervulcanizingagentisperoxideDCP.ThebetterassistantcrosslinkagentisTMPTandthebestratioofthecuringagentandassistantvulcanizingagentis4:1.Thean

6、ti-agingagentRD+MBhadthebettereffectonthedelayedoilswellingrubberwhichhasperoxidevulcanizationinhightemperatureagingforalongtime.CarbonblackN330canimprovethecomprehensivemechanicsperformanceoftherubber.Thepeculiarpackerstructurehasbeendesignedandthisstructurehasb

7、eentestedandsimulated,itcanmeettherequirementsoffileduse.Thetrialproductionofaprototypeandsimulationtesthasbeencarriedtodelayedoilswellingpacker.Thetextresultshowsthatthepackerwasabletohold5500PSIunderthetemperatureof92℃~95℃,after12daysinthewhiteoilmedia.Forwater

8、swellingpacker,theeffectofWaterabsorptionexpansionagentonthephysicalandmechanicalpropertiesofrubberhasbeenstudied.Thestudyshowsthatwiththeincreaseofwaterabsorp