專利名稱：一種壓縮式封隔器膠筒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型壓縮式封隔器膠筒及其制備方法和用途，特別適用于油田分層注水、洗井、固井、壓裂、酸化及堵水等作業(yè)。 技術(shù)背景封隔器是油田井下采油的一種關(guān)鍵工具，廣泛使用于油田分注、分層改造、壓裂、 分層采油、機(jī)械管道堵水等多種作業(yè)目的需要。膠筒作為封隔器的主要組成部分，它的質(zhì)量直接影響到封隔器的正常使用效果，使用壽命等，在封隔器中起著決定性的作用。膠筒在高溫環(huán)境中承受較高壓差時(shí)，膠筒肩部易被壓裂，使膠筒密封失效，從而造成封隔器的耐壓差低、使用壽命短。因此，目前使用的高溫高壓封隔器膠筒，常在膠筒的兩端加金屬環(huán)或金屬網(wǎng)保護(hù)結(jié)構(gòu)，在壓差不是很高的情況下，基本滿足了使用要求，但隨著壓差的進(jìn)一步升高， 膠筒肩部仍改變不了在突出變形的情況下壓裂的缺點(diǎn)，造成膠筒損壞。為了進(jìn)一步改善上述缺點(diǎn)，有技術(shù)在膠筒的肩部進(jìn)行金屬?gòu)椈勺o(hù)肩結(jié)構(gòu)，以及高溫塑料護(hù)肩結(jié)構(gòu)，但由于與膠筒基材相容性差、收縮率不一致，護(hù)肩部分粘合性能較差，在高溫高壓下更是明顯，仍不能很好解決膠筒肩部易突出增大，進(jìn)而被壓裂的缺點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的技術(shù)不足，提供一種新型的耐高溫高壓壓縮式封隔器膠筒，其密封可靠，使用壽命長(zhǎng)。因此，本實(shí)用新型提供一種新型耐高溫耐高壓壓縮式封隔器膠筒，它具有纖維或織物與橡膠材料的復(fù)合護(hù)肩。本實(shí)用新型還提供一種上述壓縮式封隔器膠筒的制備方法，它包括a)制備橡膠混煉膠，b)將所得橡膠混煉膠與纖維或織物的復(fù)合材料預(yù)成型為壓縮式封隔器膠筒毛坯護(hù)肩，和C)將所得的壓縮式封隔器膠筒毛坯護(hù)肩與用于形成膠筒主體的橡膠混煉膠一起模壓和硫化。與目前常用的具有金屬環(huán)、金屬網(wǎng)或金屬?gòu)椈伞⒒蛩芰献o(hù)肩的壓縮式封隔器膠筒相比，本實(shí)用新型的壓縮式封隔器膠筒具有更好的粘合性，更好的延展性和彈性，能對(duì)膠筒進(jìn)行很好的保護(hù)，大大提高膠筒的承壓能力及密封效果，延長(zhǎng)了膠筒使用壽命。

圖1是本實(shí)用新型壓縮式封隔器膠筒的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖，其中護(hù)肩壁厚相寸。圖2是本實(shí)用新型壓縮式封隔器膠筒的另一個(gè)實(shí)施方式的示意圖，其中護(hù)肩壁厚不相等。圖3是本實(shí)用新型壓縮式封隔器膠筒的另一個(gè)實(shí)施方式的示意圖，其中護(hù)肩壁厚也不相等。
具體實(shí)施方式

如圖1-3所示，本實(shí)用新型壓縮式封隔器膠筒包括膠筒主體2和膠筒護(hù)肩1。膠筒主體由橡膠材料制成，膠筒護(hù)肩由纖維或其織物和橡膠材料制成。膠筒護(hù)肩中纖維或其織物約占護(hù)肩總重量的10% 75%，優(yōu)選為25% 55%。在圖1所示的封隔器膠筒中，護(hù)肩的壁厚基本上相同。膠筒可以是單肩結(jié)構(gòu)(上或下端)，也可以采用雙肩結(jié)構(gòu)(上和下端)，也就是說，護(hù)肩可以包覆封隔器膠筒的一端，也可以包覆封隔器膠筒的兩端。護(hù)肩高度約為封隔器膠筒高度的1/5 1/2，優(yōu)選為1/3-1/2。 當(dāng)然，護(hù)肩也可以包覆封隔器膠筒的整個(gè)外表面，但經(jīng)濟(jì)的角度來考慮，護(hù)肩通常僅包覆封隔器膠筒的一部分外表面。由于封隔器膠筒外表面各個(gè)部分所受壓力可能不同，因此護(hù)肩各部分的厚度和傾斜角度可以不同，可以作相應(yīng)調(diào)整。護(hù)肩的厚度通常為膠筒壁厚相對(duì)尺寸的1/10 1/5，圖 2和圖3分別表示了護(hù)肩壁厚度和傾斜角度不相等的實(shí)施方式(圓弧內(nèi)角設(shè)計(jì))。用于制備本實(shí)用新型的封隔器膠筒護(hù)肩的纖維可以是耐高溫、高強(qiáng)度和高模量的纖維，例如芳綸纖維、碳纖維，或兩者的混合物。芳綸纖維強(qiáng)度是鋼絲的5 6倍，模量為鋼絲或玻璃纖維的2 3倍，韌性是鋼絲的2倍，而重量?jī)H為鋼絲的1/5左右，在560度的溫度下，不分解，不融化。碳纖維的比重不到鋼的1/4，但拉伸強(qiáng)度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7 9倍，抗拉彈性模亦高于鋼。芳綸纖維代表性的例子包括，但不限于對(duì)位芳族聚酰胺、間位芳族聚酰胺、以及它們的混合物?？捎糜诒緦?shí)用新型的對(duì)位芳族聚酰胺沒有特別的限制，可以是常規(guī)的對(duì)位芳族聚酰胺，其代表性的例子包括，但不限于聚對(duì)苯二甲酸對(duì)苯二胺，例如 Kevlar 、Twaron 、Heracron , Terlon 知Tervar 、以及類似物；聚對(duì)苯二甲酸對(duì)苯二胺的共聚物，例如Techlora 、SVM 、Armos 知Rusar 、以及類似物；聚對(duì)苯甲酰胺；聚對(duì)苯甲酰胺的共聚物；聚砜酰胺、聚砜酰胺共聚物、以及它們的混合物。本實(shí)用新型壓縮式封隔器膠筒護(hù)肩復(fù)合材料中，可以使用的芳綸纖維織物的面密度為60g 220g/m2，橡膠含量 180-260g/m2。碳纖維是指聚丙烯腈、浙青基以及粘膠基炭纖維，可用于本實(shí)用新型的炭纖維沒有特別的限制，其代表性的例子如Torayca 、Tenax 、Pyrofi 1 、以及其類似物。 本實(shí)用新型壓縮式封隔器膠筒護(hù)肩復(fù)合材料中，可以使用的炭纖維織物的密度為60g 300g/m2，橡膠含量 180-260g/m2。在本實(shí)用新型的耐高溫耐高壓壓縮式封隔器膠筒護(hù)肩中還可以使用上述芳綸纖維、碳纖維或其混合物制成的織物，如非織造織物、織造織物、經(jīng)編織物、針織物、氈狀物、網(wǎng)狀物或網(wǎng)篩結(jié)構(gòu)，優(yōu)選的是上述纖維的非織造織物、針織物或網(wǎng)狀物。本實(shí)用新型壓縮式封
隔器膠筒護(hù)肩復(fù)合材料中，可以使用的織物的密度為60g 250g/m2，橡膠含量180-260g/
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m ο本實(shí)用新型壓縮式封隔器膠筒可以使用本領(lǐng)域中常規(guī)的橡膠材料，優(yōu)選為特種的耐介質(zhì)耐高溫橡膠，例如包括丁腈橡膠、氟橡膠、或它們的混合物。其代表性的例子包括，但不限于氫化丁腈橡膠(HNBR，如Therban 、Zetpo 1 )，或羧基丁腈橡膠(XNBR)， 或氫化羧基丁腈橡膠(HXNBR)，或四丙氟橡膠( ΡΜ，如Af las )，或氟橡膠(FKM，如 Vi ton 、Dyneon 、Dai-EL 、Tecnof Ion )，或全氟醚橡膠(FFKM)、或它們的混合物。在 本實(shí)用新型壓縮式封隔器膠筒中，膠筒主體中所用的橡膠材料可以與護(hù)肩中所用的橡膠材料相同或不同。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，膠筒主體中所用的橡膠材料應(yīng)與護(hù)肩中所用的橡膠材料相同或相近，以提高主體材料與護(hù)肩材料之間的粘接性。上述的復(fù)合護(hù)肩優(yōu)選與膠筒主體一起硫化成型。本實(shí)用新型壓縮式封隔器膠筒的制備方法例如包括如下步驟(1)橡膠混煉膠的制備用于制備本實(shí)用新型壓縮式封隔器膠筒主體和/或護(hù)肩的橡膠混煉膠包括100重量份橡膠材料、30 90重量份(優(yōu)選為40-85重量份)炭黑和/或白炭黑和1 10重量份交聯(lián)劑。任選地，也可加入橡膠領(lǐng)域中常用的交聯(lián)促進(jìn)劑、增塑劑、防老劑、潤(rùn)滑劑、礦物填料、加工助劑或它們的混合物。上述的交聯(lián)劑可以是橡膠領(lǐng)域中常用的交聯(lián)劑，例如包括自由基交聯(lián)劑或氧化還原交聯(lián)劑。優(yōu)選的例子例如包括過氧化二異丙苯、2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧基) 己烷、或它們的混合物。交聯(lián)劑的優(yōu)選用量可以為每100重量份橡膠材料1 5重量份。上述的交聯(lián)促進(jìn)劑可以是橡膠領(lǐng)域中常用的交聯(lián)促進(jìn)劑，例如包括三烯丙基異氰脲酸酯、三烯丙基氰脲酸酯、反應(yīng)型共架橋劑1，2聚丁二烯。交聯(lián)促進(jìn)劑的用量可以為每 100重量份橡膠材料0 8重量份，優(yōu)選為1 5重量份。上述的增塑劑可以是橡膠領(lǐng)域中常用的增塑劑，例如包括偏苯三酸三辛酯、鄰苯二甲酸二異癸酯。增塑劑的用量可以為每100重量份橡膠材料0 15重量份，優(yōu)選為0 10重量份，更優(yōu)選為3 10重量份。上述的防老劑可以是橡膠領(lǐng)域中常用的防老劑，例如包括二苯胺類防老劑，優(yōu)選 4,4' -二(苯基異丙基)二苯胺。防老劑的用量可以為每100重量份橡膠材料0 10重量份，優(yōu)選為0 8重量份，更優(yōu)選為1 5重量份。上述的加工助劑可以是橡膠領(lǐng)域中常用的加工助劑，例如包括硬脂酸、硬脂酸鈉、 巴西棕櫚蠟、有機(jī)硅化合物、脂肪酸衍生物及蠟混合物。加工助劑的用量可以為每100重量份橡膠材料ο 10重量份，優(yōu)選為0 8重量份，更優(yōu)選為1 5重量份。上述的礦物填料可以是橡膠領(lǐng)域中常用的礦物填料，例如包括金屬氧化物如氧化鋅、金屬鹽如硫酸鋇、或它們的混合物。礦物填料的用量可以為每100重量份橡膠材料0 30重量份，優(yōu)選為0 10重量份，更優(yōu)選為1 5重量份。通常先將上述橡膠材料放在雙輥開煉機(jī)上，塑煉均勻并包輥，接著將其他所有輔料混合均勻，并慢慢地分批加入開煉機(jī)，使其與橡膠混煉均勻，接著出片，得到橡膠混煉膠。 也可利用橡膠密煉機(jī)進(jìn)行橡膠混煉膠的制備。下面列舉了上述橡膠混煉膠的優(yōu)選配方。表一、橡膠混煉膠配方
權(quán)利要求1.一種壓縮式封隔器膠筒，其特點(diǎn)在于，所述壓縮式封隔器膠筒具有纖維或織物與橡膠材料的復(fù)合護(hù)肩。
2.如權(quán)利要求1所述的壓縮式封隔器膠筒，其特征在于，所述的復(fù)合護(hù)肩與膠筒主體一起硫化成型，所述護(hù)肩含有與膠筒主體相同或相似的橡膠材料。
3.如權(quán)利要求1或2所述的壓縮式封隔器膠筒，其特征在于，所述的復(fù)合護(hù)肩位于所述壓縮式封隔器膠筒的一端或兩端。
4.如權(quán)利要求1或2所述的壓縮式封隔器膠筒，其特征在于，所述的纖維或織物與橡膠復(fù)合材料護(hù)肩的壁厚是相等的。
5.如權(quán)利要求1或2所述的壓縮式封隔器膠筒，其特征在于，所述的纖維或織物與橡膠復(fù)合材料護(hù)肩的壁厚是不相等的。
6.如權(quán)利要求1所述的壓縮式封隔器膠筒，其特征在于，所述的纖維包括芳綸纖維、碳纖維，或兩者的混合物。
7.如權(quán)利要求1或6所述的壓縮式封隔器膠筒，其特征在于，所述的織物包括非織造織物、織造織物、經(jīng)編織物、針織物、氈狀物、網(wǎng)狀物或網(wǎng)篩結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的壓縮式封隔器膠筒，其特征在于，所述的橡膠包括氫化丁腈橡膠、羧基丁腈橡膠、氫化羧基丁腈橡膠、四丙氟橡膠、氟橡膠、或它們的混合物。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種壓縮式封隔器膠筒。該壓縮式封隔器膠筒具有纖維或織物與橡膠材料的復(fù)合護(hù)肩。與現(xiàn)有的壓縮式封隔器膠筒相比，本實(shí)用新型的壓縮式封隔器膠筒具有更好的粘合性、延展性、彈性、承壓能力及密封效果，從而延長(zhǎng)了膠筒使用壽命。
文檔編號(hào)E21B33/127GK202140063SQ20112026362
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月25日
發(fā)明者李恩軍 申請(qǐng)人:上海道氟化工科技有限公司