高溫高壓含硫油氣開發(fā)用密封材料開發(fā)與應用

目錄
第1章　油氣密封材料簡介 1
1.1 緒論 1
1.2 常用密封材料簡介 2
1.2.1 丁腈橡膠 2
1.2.2 氫化丁腈橡膠 4
1.2.3 氟橡膠 6
1.2.4 四丙氟橡膠 9
1.2.5 氟硅橡膠 13
1.2.6 全氟醚橡膠 14
1.3 酸性油氣田對密封制品的要求 17
1.3.1 耐油性能 18
1.3.2 耐熱性能 18
1.3.3 耐酸性介質(zhì)性能 18
1.3.4 耐H2S性能 19
1.4 國內(nèi)外有關抗硫密封材料選材方案 19
1.5 抗硫密封材料性能的評價標準 29
參考文獻 39
第2章　丁腈橡膠老化機理研究 41
2.1 丁腈橡膠概況 41
2.2 NBR在不同條件下的失效行為 43
2.2.1 NBR的活性基團及服役環(huán)境 43
2.2.2 NBR在酸性環(huán)境的失效行為(標準試驗) 44
2.3 NBR活性基團在非H2S介質(zhì)條件下的失效機理 46
2.3.1 不飽和雙鍵的老化降解研究 46
2.3.2 腈基的老化降解研究 50
2.3.3 交聯(lián)點的老化降解研究 53
2.4 NBR活性基團與H2S之間的相互作用 55
2.4.1 試驗材料及評價 55
2.4.2 含硫量的變化 59
2.4.3 雙鍵、腈基含量及交聯(lián)密度變化 60
2.4.4 交聯(lián)鍵類型確定 62
2.4.5 不同活性基團與H2S反應機理 63
2.4.6 未硫化NBR在H2S中老化規(guī)律總結(jié) 70
2.5 過氧化物交聯(lián)對NBR在H2S環(huán)境中老化的影響 70
2.5.1 雙鍵、腈基及α-叔氫對橡膠老化的影響 71
2.5.2 硫化程度對橡膠老化的影響 75
2.5.3 過氧化物交聯(lián)NBR在H2S中老化規(guī)律總結(jié) 76
2.6 硫黃交聯(lián)對NBR在H2S環(huán)境中老化的影響 76
2.6.1 力學性能及交聯(lián)密度變化 77
2.6.2 交聯(lián)結(jié)構的變化 78
2.6.3 硫黃交聯(lián)NBR在H2S中老化規(guī)律總結(jié) 81
參考文獻 82
第3章　四丙氟橡膠老化機理 85
3.1 四丙氟橡膠概況 85
3.2 四丙氟橡膠老化研究 85
3.2.1 橡膠的老化特征 85
3.2.2 影響橡膠老化的因素 86
3.2.3 橡膠老化機理的研究進展 86
3.3 高含硫油田中四丙氟橡膠老化機理研究思路 95
3.4 高溫高壓水溶液中四丙氟橡膠耐老化性能的研究 95
3.4.1 高溫高壓水溶液中四丙氟橡膠的老化機理 97
3.4.2 凝膠分數(shù)的變化 99
3.4.3 物理機械性能的變化 100
3.4.4 表面形貌變化 101
3.5 高溫HCl水溶液中四丙氟橡膠耐老化性能的研究 102
3.5.1 高溫HCl水溶液中四丙氟橡膠的老化機理 103
3.5.2 凝膠分數(shù)的變化 105
3.5.3 物理機械性能的變化 105
3.6 高溫NaHS水溶液中四丙氟橡膠耐老化性能的研究 107
3.7 高溫含H2S環(huán)境中四丙氟橡膠耐老化性能的研究 108
3.7.1 高溫H2S環(huán)境中四丙氟橡膠的老化機理 109
3.7.2 凝膠分數(shù)的變化 112
3.7.3 物理機械性能的變化 112
參考文獻 114
第4章　抗硫永久式封隔器的開發(fā) 116
4.1 永久式封隔器的結(jié)構與技術現(xiàn)狀 116
4.1.1 永久式封隔器結(jié)構 116
4.1.2 永久式封隔器技術現(xiàn)狀 118
4.2 需求及目標 126
4.3 高抗硫膠筒材料優(yōu)選 126
4.3.1 基體橡膠材料優(yōu)選 128
4.3.2 交聯(lián)體系對四丙氟橡膠耐腐蝕性的影響(無補強劑配方) 130
4.3.3 橡膠補強體系的優(yōu)選 134
4.3.4 炭黑N550用量對四丙氟橡膠性能的影響 139
4.3.5 黏土/炭黑/四丙氟橡膠納米復合材料的耐腐蝕性能 139
4.3.6 多點交聯(lián)體系(無補強體系) 141
4.4 不同介質(zhì)條件對四丙氟橡膠性能的影響規(guī)律 145
4.4.1 不同濃度的H2S對四丙氟橡膠性能的影響 145
4.4.2 膠筒耐H2S性能評價 147
4.4.3 整體性能試驗 150
參考文獻 152
第5章　高膨脹率抗硫過油管封隔器膠筒 153
5.1 過油管封隔器技術及現(xiàn)狀 153
5.1.1 擴張式過油管封隔器膠筒結(jié)構組成與主要失效形式 154
5.1.2 擴張式過油管封隔器國內(nèi)外進展 160
5.2 過油管封隔器的需求與開發(fā)思路 169
5.2.1 過油管封隔器的新需求 169
5.2.2 高膨脹率抗硫過油管封隔器膠筒的開發(fā)路線 170
5.3 高膨脹率抗硫過油管封隔器膠筒的評價方法 172
5.4 高膨脹率抗硫橡膠材料研制 176
5.4.1 主膠種的優(yōu)選 177
5.4.2 增塑體系調(diào)整 178
5.4.3 納米填料分散技術 178
5.4.4 橡膠耐高溫性能評價 182
5.4.5 橡膠抗H2S腐蝕性能評價 182
5.4.6 橡膠與金屬的黏合性能評價 183
5.5 高膨脹率抗硫膠囊的成型工藝 184
5.5.1 膠囊模壓成型工藝及其性能評價 184
5.5.2 膠囊硫化罐成型工藝及其性能評價 188
5.6 高膨脹率抗硫過油管封隔器膠筒有限元分析與試驗驗證 194
5.6.1 有限元模型的建立 194
5.6.2 膠筒的材料屬性 195
5.6.3 有限元模擬結(jié)果分析與驗證 197
參考文獻 202
第6章　深水防噴器閘板研制 203
6.1 海上防噴器密封技術現(xiàn)狀 203
6.1.1 深水防噴器概述 203
6.1.2 國內(nèi)外水下防噴器組研究現(xiàn)狀 204
6.1.3 目標與研發(fā)思路 205
6.2 耐高溫變徑閘板密封材料開發(fā) 207
6.2.1 初選橡膠材料耐壓試驗 207
6.2.2 橡膠耐高溫性能優(yōu)化 209
6.2.3 第二次耐高溫抗硫橡膠密封試驗 213
6.2.4 快速評價試驗確立材料性能與密封能力的關系 216
6.2.5 橡膠材料高溫關鍵力學性能改善 222
6.2.6 耐121℃變徑閘板密封試驗 225
6.2.7 耐149℃變徑閘板密封試驗 228
6.3 耐高溫固定閘板密封材料開發(fā) 230
6.3.1 149℃固定閘板密封材料研制 230
6.3.2 177℃固定閘板密封材料研制 233
參考文獻 241
關鍵詞索引 242