油井用自膨胀封隔器用橡胶材料制备以及其吸油吸水性能研究.pdf

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2、作者完全了解我校有关保留、使用学位论文的规定论文的复印件和电子良Ｐ；我校有权保留并向国家有关部口或机构送交。版，允许论文被查阅本人授权武汉工程大学研究生处可Ｗ将本学位索、缩论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检，可Ｗ采用影印印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。密后适用本授权书。保密０，在＿年解＿本论文属于／不（请在从上方框内打指导教师签名：学位论文作者签名：２０１５年４月２８日２０１５年４月２８日分类号：TQ336.8学校代号：10490学号：201201020密级：公开硕士学位论文油井用自膨胀封隔器用橡胶材料制备以及其吸油吸水性能研

3、究作者姓名：时楠指导教师姓名：周爱军职称：教授申请学位类别：硕士学科专业名称：高分子化学与物理研究方向：功能高分子论文提交日期：2015年5月29日论文答辩日期：2015年5月22日学位授予单位：武汉工程大学学位授予日期：2015年6月18日答辩委员会主席：周兴平教授WellUsedSelfinflatablepackerrubbermaterialpreparationsuctionabsorbentresearchAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterMajor：PolymerChemistryandPhysicsCandidate：ShiNanS

4、upervisor：Prof.ZhouAi‐junWuhanInstituteofTechnologyWuhan,Hubei430073,P.R.China摘要摘要目前，国外油田现场应用的自膨胀式封隔器工具数量明显增长，已近万只。在我国，每只进口价格在5万美元左右，制约了自膨胀式封隔器的推广应用。为此研制具有自主知识产权的自膨胀封隔器，满足国内甚至国际的需要，已经十分紧迫了。本文分别对自膨胀封隔器用的遇油膨胀橡胶（OSR）和遇水膨胀橡胶（WSR）的性能做出研究。OSR方面研究了橡胶基体的选择、硫化体系及硫磺用量、炭黑种类及用量和试样厚度对其性能的影响；WSR方面引入软化剂邻苯二甲酸二丁

5、酯（DBP）、络合剂乙二胺四乙酸四钠（EDTA-4Na）来改善WSR的耐盐性。研究表明：1.丁苯橡胶制备的遇油膨胀橡胶可以满足性能需求，故遇油膨胀橡胶的基体选择丁苯橡胶，不与天然橡胶共混。2.研究四种炭黑（N220、N330、N550、N774）对遇油膨胀橡胶性能的影响，考虑到物理机械性能和吸油膨胀性能的综合性能，选择炭黑N220作为遇油膨胀橡胶的补强剂，且炭黑用量为25份时为最佳用量，同时具备优良的物理机械性能和吸油膨胀性能。3.在实验所研究的四种硫化体系中，半有效硫化体系制备的遇油膨胀橡胶在满足力学性能的条件下具有较好的吸油膨胀性能。硫黄用量为1.2份左右时，SBR胶料制作的遇油膨

6、胀橡胶具有较好的综合性能,符合油封制品的实际要求。4.测定了配方在160℃时的硫化特性，并通过计算得出2mm、13mm和32mm三种厚度试样的硫化条件分别为：145℃×10MPa×22min、145℃×10MPa×29min、145℃×10MPa×48min。研究了试样厚度对遇油膨胀橡胶制品吸油膨胀性能的影响，得出：遇油膨胀橡胶的最大质量膨胀率和吸油膨胀速率均随着制品厚度的增加而降低。5.当DBP用量提升时，WSR的综合力学性能有所降低，但是降幅不大，可以一定程度的提高WSR的吸水耐盐性。6.当EDTA-4Na用量提升时，制备的WSR屏蔽金属离子能力越强，降低盐水环境浓度效果越好，从而

7、改善了WSR的吸水耐盐性能。I武汉工程大学硕士学位论文7.制备遇油膨胀橡胶自膨胀封隔器，进行模拟油井实验，得出遇油自膨胀封隔器的性能—5天左右膨胀率达到44.8%能够实现坐封，承压能力达到13MPa。关键词：自膨胀封隔器；膨胀橡胶；硫化体系；试样厚度；耐盐性IIAbstractAbstractAtpresent,thenumberofself-swellingpackerinabroadhasgrownrapidly,reachingnearl