皮碗封隔器膠筒實驗

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1、皮碗封膠筒實驗山東大東聯(lián)石油設備公司皮碗封隔器膠筒優(yōu)化試驗一、實驗目的：優(yōu)選皮碗封隔器膠筒材料，提高膠筒耐磨、承壓性能。二、實驗思路：根據(jù)皮碗封隔器現(xiàn)場應用效果，優(yōu)選膠筒材料和硬度，通過膠筒磨損實驗、膠筒強度實驗，優(yōu)選膠筒。三、試驗工具Z331型皮碗式封隔器（一）特點及用途Z331型皮碗式封隔器是一種靠皮碗與套管的過盈和井內(nèi)壓差密封油套環(huán)空的自封式封隔器，坐封時不需動管柱或打壓，皮碗可對裝（保持來自兩個方向的壓力），也可同向（向上或向下）安裝。適用于試油、采油、找水、酸化、防砂、洗井等工藝。（二）結構Z331型皮碗式封隔器由上接頭、皮碗、中心管等組成，

2、（三）工作原理采用自封型式密封。（四）技術參數(shù)Z331型皮碗式封隔器主要技術參數(shù)見表。Z331型皮碗式封隔器主要技術參數(shù)型號Z331-102Z331-115Z331-150Z331-208總長度，mm502552633651鋼體最大外徑。Mm102115150208最小內(nèi)通經(jīng)，mm51627690工作壓差，Mpa5555適用套管內(nèi)徑，mm107~115.2117.1~127.7153.8~163.8220.5~228.5兩端連接螺紋27／8TBG27／8TBG27／8TBG31／2TBG（本試驗選用Z331-150型皮碗式封隔器）四、皮碗封隔器膠筒優(yōu)化

3、方案（一）膠筒優(yōu)化設計根據(jù)2008年、2009年現(xiàn)場應用效果及材料性能對比分析，膠筒材料選擇了常規(guī)膠筒材料丁腈橡膠（井內(nèi)溫度≤120℃）和耐高溫材料氫化丁腈橡膠（井內(nèi)溫度≥120℃）兩類。1.丁睛橡膠特性分析：丁腈橡膠的結構：1．丙烯腈含量與丁腈橡膠的極性：丙烯腈的典型含量為34%。隨著ACN含量的增加，大分子極性增加，帶來一系列性能的變化：內(nèi)聚能密度增加、溶解度參數(shù)增加、極性增加，耐低溫性差，耐油性增加。。2．丁腈橡膠的聚集態(tài)結構：丁腈橡膠的兩種結構單元是無規(guī)共聚的，其中丁二烯以反1,4-結構聚合，是非結晶的無定形高聚物，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨ACN的增加

4、而線性提高。丁腈橡膠的性能（與極性和不飽和性有關）1．強度低NBR為非結晶性橡膠。純膠硫化膠強度為3~4.5MPa，炭黑補強后拉伸強度為25~30MPa。2．優(yōu)秀的耐油、耐非極性溶劑性能。（與ACN含量有關）3．耐熱性、耐臭氧性比NR、SBR好，但比EPM、IIR、CR差。長期使用溫度為100℃。4．抗靜電性在通用橡膠中是獨一無二的，可以作導電橡膠，如紡織皮輥。5．氣密性好，僅次于IIR。6．彈性、耐寒性差。7．與極性物質(zhì)如PVC、酚醛樹脂、尼龍的相容性好。膠筒外徑：φ127mm和φ131mm兩種；皮碗座包裹皮碗部位加長到：φ131加長到29.5mm，

5、φ127加長到45mm。膠筒硬度：75A、85A、90A。（一）實驗設備設計1.磨損實驗設備：滿足封隔器在套管內(nèi)做往復運動實驗設備一套（偏心剛性扶正器2套（扶正塊高23mm、23mm、20mm，互成60°）、5?in套管一根(長2.7m，內(nèi)徑124.3mm)、往復動力機一臺（活塞行程1m，缸體外徑110mm））。2.強度實驗設備：滿足封隔器在套管內(nèi)加溫加壓實驗設備一套（液壓加壓設備一套（排量133l/min、出口壓力45MPa）、5?in套管簡易承壓實驗裝置一套）。（一）室內(nèi)實驗1.磨損實驗步驟：1)將加工好的皮碗安裝在封隔器上;2)在承壓實驗裝置上對

6、膠筒打壓10MPa；3)將封隔器與偏心剛性扶正器相連接（偏心剛性扶正器+封隔器+偏心剛性扶正器）；4)將實驗管串置于磨損實驗套管內(nèi)；5)連接動力，做往復摩擦實驗，膠筒累計運行距離800m。2.強度實驗步驟：1)耐磨性實驗結束后，將實驗管串置于強度實驗套管內(nèi)；2)對實驗管串在偏心狀態(tài)進行加壓（偏心剛性扶正器+封隔器+偏心剛性扶正器）；3)對實驗管串去掉偏心扶正器進行加壓，加壓大于10MPa，穩(wěn)壓30min，壓降小于0.5MPa。實驗介質(zhì)為水，溫度為常溫和60℃。（一）實驗結果及分析：表1皮碗常溫承壓實驗數(shù)據(jù)記錄表材料丁腈橡膠氫化丁腈橡膠外徑（mm）φ12

7、7φ131φ127φ131硬度（A）758590758590758590758590壓力（MPa)101010101010101010101010溫度（℃）室溫室溫室溫室溫室溫室溫室溫室溫室溫室溫室溫室溫0.20.30.30.10.20.10.10.30.30.10.20.230min壓降（MPa)密封效果無泄漏無泄漏無泄漏無泄漏無泄漏無泄漏無泄漏無泄漏無泄漏無泄漏無泄漏無泄漏表2皮碗耐磨性實驗數(shù)據(jù)記錄表材料丁腈橡膠氫化丁腈橡膠外徑（mm）φ127φ127φ131硬度（A）759085907585皮碗累計運行長度（m)16001600800800160

8、01600皮碗磨損情況（mm)單邊單邊單邊≈1≈1≈0.8≈0.8≈1.3≈1.3表3皮碗無偏