徐讀淦

摘要：橡膠材料制品因具有彈性高，密封絕緣和耐磨減震等性能優(yōu)勢(shì)，在石油鉆采工程中得到廣泛應(yīng)用。石油鉆采作業(yè)中使用的橡膠密封制品種類(lèi)豐富，如橡膠密封件、橡膠扶正器、氣囊和固井橡膠件等，都具有良好密封性能，為鉆采施工提供了密閉環(huán)境，減少流體或氣體泄漏，保證了施工安全。本文對(duì)石油鉆采工程中的橡膠密封制品進(jìn)行研究，從密封制品的合格標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，探討了石油鉆采工程橡膠密封制品的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵字：石油 鉆采工程 橡膠 密封制品 標(biāo)準(zhǔn)

1石油鉆采工程橡膠密封制品概述

1.1石油鉆采工程橡膠密封制品介紹

一是O型密封圈制品。在石油鉆采工程中O型密封圈是最常見(jiàn)和使用最廣泛的密封制品。該制品從密封的形式出發(fā)設(shè)計(jì)合格的拉伸量和壓縮量。針對(duì)靜密封、動(dòng)密封不同的工作條件，設(shè)計(jì)了密封制品的硬度、安裝需要留出的尺寸間隙，以及工作環(huán)境的密封壓力限額。在O型密封圈的制作過(guò)程中，要注重選用合格的原材料，滿足制品在石油鉆采工作環(huán)境下工作溫度從零下50攝氏度到零上250攝氏度的范圍，能適應(yīng)高溫、高壓和不同的酸堿環(huán)境需要。目前國(guó)內(nèi)O型密封圈生產(chǎn)制作已經(jīng)形成了比較成熟的系列，石油鉆采工程施工中能針對(duì)不同的工作環(huán)境進(jìn)行制品選型應(yīng)用。二是橡膠封隔器。在石油鉆采施工中，封隔器是試油作業(yè)施工必須用到的井下測(cè)試工具。橡膠封隔器主要應(yīng)用于封隔套管和油管之間的空間中，是以橡膠為原材料的膠筒結(jié)構(gòu)。該橡膠制品的工作環(huán)境溫度高、工作壓差大，容易出現(xiàn)老化、破裂和損壞情況。如果膠的設(shè)計(jì)不合理，就會(huì)導(dǎo)致壓差產(chǎn)生的應(yīng)力集中在膠筒上，出現(xiàn)膠筒功能失效。

1.2石油鉆采工程橡膠密封制品工作環(huán)境特點(diǎn)

一是工作介質(zhì)具有腐蝕性。石油鉆采工程的橡膠密封制品會(huì)和工作環(huán)境內(nèi)的天然氣、鉆井液、完井液，二氧化碳、硫化氫等腐蝕介質(zhì)接觸，導(dǎo)致出現(xiàn)老化、失效等，縮短了生命周期。二是工作環(huán)境高溫高壓。石油鉆采施工中，井下溫度會(huì)大于150攝氏度，利用鉆井液來(lái)循環(huán)降低井底溫度的效果比較有限。在工作中橡膠密封件承受的壓力一般都超過(guò)100兆帕，這對(duì)密封件的密封性提出了很高要求。三是石油鉆采采用連續(xù)施工模式，密封膠工作時(shí)間較長(zhǎng)。密封件安裝在石油鉆采設(shè)備上，和鋼鐵、合金等材質(zhì)的機(jī)械設(shè)備一起工作幾天甚至是幾十天，這對(duì)密封膠性能提出了挑戰(zhàn)?，F(xiàn)代石油鉆采施工的深度越來(lái)越大，地下深層的工作條件更加嚴(yán)苛，對(duì)密封膠性能提出了新的要求。

2石油鉆采工程橡膠密封制品標(biāo)準(zhǔn)

石油鉆采工程橡膠密封制品的檢驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要是依據(jù)國(guó)家、行業(yè)出臺(tái)的針對(duì)橡膠原材料性能的性能標(biāo)準(zhǔn)。在完成原材料標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)之后，再將橡膠原料加工成為鉆采工程需要的橡膠密封制品。針對(duì)密度指標(biāo)，采用GB/T533、ISO2781等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)硫化橡膠、熱縮橡膠密度進(jìn)行檢測(cè)，依據(jù)ASTMD297對(duì)橡膠產(chǎn)品進(jìn)行化學(xué)分析試驗(yàn)。針對(duì)邵氏A硬度指標(biāo)，依據(jù)GB/T533.1對(duì)橡膠制品的壓入硬度進(jìn)行試驗(yàn)評(píng)價(jià)，采用ISO48、ISO7619-1等對(duì)硫化橡膠和熱塑性橡膠的硬度、壓痕硬度進(jìn)行測(cè)定;采用ASTMD2240、1415測(cè)試橡膠制品的硬度和國(guó)際硬度標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)拉伸性能和延伸性能，依據(jù)GB/T528、ISO37對(duì)硫化、熱塑性橡膠的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變性能進(jìn)行檢測(cè);采用ASTMD412對(duì)硫化、熱塑性橡膠進(jìn)行拉伸試驗(yàn);采用采用ASTMD395對(duì)橡膠永久變形的相關(guān)性能進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。針對(duì)撕裂強(qiáng)度，采用ISO24-1、ASTMD624進(jìn)行硫化、熱塑性橡膠的撕裂強(qiáng)度和抗撕裂強(qiáng)度的測(cè)定。

石油鉆采工程使用的橡膠制品還需要針對(duì)工作條件環(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。如對(duì)橡膠制品進(jìn)行老化性能、氣體減壓性能的測(cè)試等。針對(duì)橡膠制品的老化性能，主要是模擬橡膠制品的實(shí)際工作環(huán)境，在設(shè)定溫度、流體環(huán)境下進(jìn)行周期試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)前后的橡膠制品強(qiáng)度、重量變化等老化指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比。對(duì)于石油鉆采工程中常用的彈性材料，設(shè)定試驗(yàn)的使用溫度和流體耐受性指標(biāo)。在對(duì)O型橡膠圈制品的老化試驗(yàn)中，一般會(huì)在一定應(yīng)力狀態(tài)下檢測(cè)橡膠圈截面直徑被壓縮的情況。對(duì)于封堵器膠筒等膠芯材料，需要測(cè)試膠筒耐液體和熱空氣的性能，進(jìn)行加速老化工作條件下的性能測(cè)試。

3常用石油鉆采橡膠密封件檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)研究

3.1 O型橡膠圈制品檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

在靜密封和往復(fù)動(dòng)作的動(dòng)密封結(jié)構(gòu)中， O型橡膠圈制品使用比較廣泛，是液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)常見(jiàn)的密封件。該制品主要是安裝于機(jī)械設(shè)備的圓形截面的矩形槽中，最大優(yōu)勢(shì)是工作原理簡(jiǎn)單、密封性能好，容易安裝，適用多種工作環(huán)境條件。國(guó)家先后出臺(tái)GB/T3452.1、GB/T3452.2等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)液壓氣動(dòng)用的O型橡膠圈制品的外觀、尺寸、公差、溝槽和質(zhì)量等進(jìn)行了具體規(guī)定。目前對(duì) O型橡膠圈制品的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方式依據(jù)是ASTMD1414和GB/T5720。其中GB/T5720主要檢測(cè)橡膠制品的老化性能。ASTMD1414啊針對(duì)O型橡膠圈制品的尺寸、拉伸性能、壓縮變形、腐蝕變形等性能進(jìn)行測(cè)定。石油鉆采領(lǐng)域還采用快速氣體減壓試驗(yàn)來(lái)測(cè)定橡膠圈在高壓、系統(tǒng)壓力下降破壞密封材料內(nèi)部壓力平和中的性能，檢驗(yàn)密封制品是否會(huì)出現(xiàn)氣泡、膨脹等問(wèn)題。

3.2封隔器膠筒檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

油田使用的封隔器膠筒是封隔器的核心部件，橡膠膠筒的質(zhì)量是封隔器能否將油層和水層進(jìn)行有效封隔的主要因素，決定了封隔器的使用壽命。目前針對(duì)自封式封堵膠筒、壓縮式膠筒和擴(kuò)張、組合式膠筒都出臺(tái)了不同的橡膠制品檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。其中HG/T2701標(biāo)準(zhǔn)主要是針對(duì)油田、頁(yè)巖氣田的分層鉆采施工，注水井深部調(diào)剖或調(diào)抽、油水井的酸化和封堵、油井水壓裂和爆燃?jí)毫训仁┕ぷ鳂I(yè)條件下的封隔器膠筒進(jìn)行性能檢測(cè)。目前應(yīng)用于油田鉆采封堵器的橡膠材料主要是包括丁晴類(lèi)、氫化丁晴類(lèi)和硅氟類(lèi)橡膠制品。

參考文獻(xiàn)

[1]李強(qiáng)，李文濤，鄒思源，信召玲.鉆完井工具橡膠密封件材料優(yōu)選[J].石化技術(shù)，2021，28（07）：35-36.

[2]賀秋云，韓雄，曾小軍.高溫高壓井下測(cè)試工具橡膠密封材料的優(yōu)選[J].鉆采工藝，2019，42（04）：36-39+8.

[3]張冬娜，張恒，戚東濤，邵曉東，丁楠，丁晗，蔡雪華.石油鉆采工程橡膠密封制品標(biāo)準(zhǔn)研究[J].特種橡膠制品，2020，41（03）：57-60.