[發(fā)明專利]垂直鉆井工具用橡膠油囊及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410398700.0
• 申請(qǐng)日: 2014-08-14
• 公開（公告）號(hào): CN104177739B
• 公開（公告）日: 2016-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周振良;付寶強(qiáng);汝大軍;王海巖;馬哲;李曉鵬;楊文龍;吳世民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司;凱迪西北橡膠有限公司
• 主分類號(hào): C08L27/16
• 分類號(hào): C08L27/16;C08K3/04;C08K3/22;E21B7/10
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 王曉紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石油鉆井工具所用密封件及其制造方法，具體是安裝在垂直鉆井工具上的橡膠油囊的制備方法，屬于橡膠膠囊制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

垂直鉆井工具可實(shí)現(xiàn)井下主動(dòng)糾斜、保持井眼垂直、提高井身質(zhì)量、有效防止套管磨損、減少井下復(fù)雜事故等多種作用。國(guó)外在垂直鉆井技術(shù)方面有代表性的是斯倫貝謝公司的Power-V垂直鉆井系統(tǒng)、貝克休斯公司Verti-Track垂直鉆井系統(tǒng)和哈里伯頓公司的V-Pilot垂直鉆井系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)研制出的適應(yīng)于171/2″和16″井眼的BH-VDT5000垂直鉆井系統(tǒng)，其核心密封件之一即橡膠油囊存在著耐高溫、耐液壓油性能差、使用壽命短等技術(shù)問題，嚴(yán)重影響著垂直鉆井工具的有效使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種垂直鉆井工具用橡膠油囊及其制備方法，本發(fā)明制造的垂直鉆井工具用橡膠油囊耐高溫(150℃)、耐高壓(140MPa)、耐液壓油(美孚ATF220或者SCH524)性能好、使用壽命長(zhǎng)(大于300小時(shí))，可以保證垂直鉆井工具長(zhǎng)期有效工作。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種垂直鉆井工具用橡膠油囊，包括用于與液壓源連接的金屬嘴和與金屬嘴密封連接的用于收縮膨脹變形的油囊端，所述油囊端的組分包括下述質(zhì)量份的原料：氟橡膠100；耐高溫蠟2.0；加工助劑1.0；炭黑5～30；金屬氧化物1.0～5.0；吸酸劑2.0～20.0；3#硫化劑1.0～6.0。

所述氟橡膠為偏氟乙烯-六氟丙烯二元共聚氟橡膠。

所述炭黑為中粒子熱裂炭黑。

所述金屬氧化物為活性氧化鎂。

所述吸酸劑為氫氧化鈣。

所述加工助劑為德國(guó)Struktol公司生產(chǎn)的WS-280，成分為脂肪酸衍生物的混合物。

所述耐高溫蠟為棕櫚蠟。

上述的垂直鉆井工具用橡膠油囊的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：油囊膠料制造

先將生料氟橡膠進(jìn)行薄通壓合，再加入少許炭黑和按質(zhì)量分?jǐn)?shù)加金屬氧化物進(jìn)行薄通壓合，再加入剩余炭黑、耐高溫蠟，加入3#硫化劑，進(jìn)行翻煉，混煉均勻后下片，制成各種尺寸的膠片；

步驟2：金屬嘴處理

金屬嘴進(jìn)行噴砂處理，油清理表面油脂，干燥后均勻涂刷硅烷類粘接劑；

步驟3：油囊橡膠端制造

取制造好的膠片加入注射U形腔內(nèi)，進(jìn)行硫化，壓力：3.5-5MPa；溫度：145-160℃；時(shí)間：20-40min，得到U形油囊橡膠端；

步驟4：油囊金屬嘴端制造

將經(jīng)過預(yù)處理的金屬嘴安裝在模具中，根據(jù)橡膠油囊上段的外形，取步驟1制造好的膠片纏繞在金屬嘴外周，在模具中進(jìn)行硫化，壓力：3.5-5MPa；溫度：145-165℃；時(shí)間：15-30min；

步驟5：油囊兩端對(duì)接

將步驟3制備的油囊橡膠端和步驟4制備的油囊金屬嘴端需要兩端對(duì)接部位用風(fēng)動(dòng)砂輪打磨，打磨后的對(duì)接部位用汽油擦拭干凈，涂刷膠黏劑，然后進(jìn)行粘合；

步驟6：油囊充氣一段硫化

將粘合好的油囊安裝在充氣硫化工裝內(nèi)，放入平板硫化機(jī)上，然后向油囊充氣，硫化條件：平板壓力3.5-5MPa；溫度150-170℃；時(shí)間20-40min；油囊充氣壓力0.3-0.6MPa；

步驟7：油囊二段硫化

室溫→150℃×1小時(shí)→180℃×16小時(shí)→200℃×3小時(shí)。

所述步驟5中，將油囊兩端按照10mm對(duì)接尺寸粘接，粘接面為坡面對(duì)接。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的油囊安裝在美孚ATF220或者SCH524的液壓油環(huán)境當(dāng)中，在壓力140MPa，溫度150℃的條件下，可以安全運(yùn)行200小時(shí)，完全滿足了垂直鉆井工具對(duì)密封件的要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的垂直鉆井工具用橡膠油囊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的垂直鉆井工具用橡膠油囊的油囊金屬嘴結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明的垂直鉆井工具用橡膠油囊的油囊金屬嘴端結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明的垂直鉆井工具用橡膠油囊的油囊金屬嘴端制造模具圖；

圖5是本發(fā)明的垂直鉆井工具用橡膠油囊的油囊橡膠端結(jié)構(gòu)圖

圖6是本發(fā)明的垂直鉆井工具用橡膠油囊的油囊橡膠端制造模具圖；

圖7是本發(fā)明的垂直鉆井工具用橡膠油囊的油囊充氣硫化模具圖。