[發明專利]一種耐磨耐高溫的復合密封材料及密封件

在審

• 申請號: 202110704326.2
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113404457A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 宋煒
• 申請（專利權）人: 天鼎聯創密封技術（北京）有限公司
• 主分類號: E21B33/03
• 分類號: E21B33/03;E21B41/00
• 代理公司: 北京萬思博知識產權代理有限公司 11694
• 代理人: 范曉斌

本申請公開了一種耐磨耐高溫的復合密封材料及密封件，涉及密封材料領域。復合密封材料包括作為芯層的耐高溫彈性體，包覆在耐高溫彈性體外部的耐高溫抗磨層。由于耐高溫彈性體而具有彈性，耐高溫抗磨層而具有耐磨性，因此，耐磨耐高溫的復合密封材料達到耐高溫、耐磨且有彈性的效果。密封件由所述的耐磨耐高溫的復合密封材料制成。故密封件也能達到耐高溫、耐磨且有彈性的效果，進而提高了密封件的密封時長。

技術領域

本申請涉及密封材料領域，特別是涉及一種耐磨耐高的復合溫密封材料以及由該密封材料制成的密封件。

背景技術

如何解決高溫極端工況的密封問題，是密封材料的一個主要發展方向。全氟醚橡膠可以耐325℃的高溫，但由于其本身不耐磨，非常容易因磨損而發生密封件缺損的情況，導致密封失效。例如，在油田采油過程中，抽油桿做軸向往復運動來將地底的油抽到地面，為能順利實現高效率抽油，要求光桿外徑與盤根盒內的盤根內徑要有良好的徑向接觸壓力來實現密封。油井中油氣混合物因高溫和高壓會對盤根產生腐蝕，密封間隙會逐漸增大而產生泄漏，需經常更換盤根盒或盒內的盤根來防止地底油氣混合物噴出以保證作業人員安全。因盤根頻繁損壞，在更換盤根過程中地底油氣混合物也可能噴出，作業人員的安全存在隱患。

為了減少盤根的更換時間，CN2007201519389公開了一種《彈簧式螺旋抽油桿盤根》的技術方案，該彈簧式螺旋抽油桿盤根包括盤根體及盤根體側壁上設置的螺旋形切口，盤根為一整體的彈簧形狀，使其可壓縮性增大，這樣當磨損嚴重時可從其上端從抽油桿旋出，減少更換時間。為了提高盤根的耐磨性，CN2014200044467公開了一種《氫化丁晴采油樹抽油桿盤根盒密封圈》，該方案的背景技術指出：密封件失效的首要原因在于目前普通盤根的耐磨性和對溫度差的敏感，安裝條件又差，故對因沖次提高引起的沖擊、震動較為敏感，易損件的壽命短且突然，容易失效造成安全事故。故而采取了將盤根的材料替換為氫化丁腈橡膠的技術方案，且采用整體螺旋結構并在前端設有錐形環面，并設有倒角防止密封圈應力集中且保護密封件，提高密封性。采用氫化丁腈橡膠作為主要密封材料，具有耐高壓30MPa以上、耐高溫180℃以上、提高使用壽命的特點，同時磨耗量為0.2CC，耐磨性好。現實工況下，當注氣溫度達到180℃時，無論是普通丁腈橡膠盤根還是氫化丁晴盤根的密封不超過2天就會失效。

盡管技術人員研發了各種各樣的盤根，但隨著抽油機帶動光桿上下往復運動，光桿與起密封作用的盤根處于長期動態磨損狀態。隨著磨損的繼續發生，需再一次擰緊盤根壓帽。當盤根壓帽擰緊到一定程度后，再一次擰緊盤根壓帽后已經不起作用，這時就需要將抽油機停機斷電，關閉其下部的防噴裝置。在這一切準備工作均完成后，旋轉擰松盤根壓帽，用專用鉤子取出舊盤根，裝入新盤根。在裝入新盤根前，需將新盤根表面涂上潤滑脂，然后將新盤根裝入盤根盒中。之后裝入盤根壓套，擰緊盤根壓帽。更換盤根盒的盤根，不僅增加了工人的工作量，更主要的是，在停機過程中，油管內的產出油中的砂子會下沉，當更換好盤根盒中的盤根后，往往會出現砂卡或蠟卡事故，整個油井就需要檢修，維護費用也會進一步加大。

因此，亟需研制出一種耐磨耐高溫的復合密封材料以及由該密封材料制成的密封件。

發明內容

現實工況下，當注氣溫度達到180℃時，無論是普通丁腈橡膠盤根還是氫化丁晴盤根的密封不超過2天就會失效。發明人經研究發現：一方面，長期采油導致抽油桿表面變得粗糙，在大量往復運動中對抽油桿盤根磨損非常大，盤根磨損處密封失效；另一方面，高溫工況下抽油桿盤根變軟耐磨性降低，進一步增加了磨損程度；再一方面，高溫工況下抽油桿盤根的彈性下降，無法在磨損處回彈密封；又一方面，從井口注入的蒸汽溫度高達350℃，從普通井的井底返到井口的油氣混合物的溫度因注氣時長、悶井時長的而不同，在SAGD井則因注氣時間不同而從普通井的井底返到井口的油氣混合物的溫度不同，返到井口的油氣混合物的溫度甚至可以達到300℃。但現有的普通丁腈橡膠盤根及氫化丁晴盤根的極限溫度是177℃無法耐受180℃的高溫。基于此，本申請的一個目的在于提供一種耐磨、耐高溫的密封材料及密封件來滿足磨損大、溫度高的密封需要；本申的又一個目的在于提供一種耐磨、耐高溫的密封件來提高盤根盒的密封時長。