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壓縮式封隔器膠筒失效原因分析

發布日期:2018-08-03 作者: 點擊:

封隔器膠筒都在井下作業,且完全浸在石油中,溶劑分子進入橡膠密封件交聯網絡,使其溶脹,體系網鏈密度降低,平均末端距增加,進而模量下降,見下圖:





  交聯橡膠密封件的溶脹過程包括兩個部分:一方面溶劑力圖滲入橡膠密封件內部使其體積溶脹;另一方面由于橡膠密封件體積膨脹導致網狀分子鏈向三度空間伸展,使分子網受到應力產生彈性收縮,力圖使分子網收縮。當這兩種相反傾向相互抵消時,達到了溶脹平衡,封隔器膠筒彈性模量下降,壓縮應力不變,使密封性能下降。

  溫度對密封失效影響

  溫度對密封性能的影響試驗結果見表1。




  由表1得出,溫度的升高加速了膠桶密封失效的速度。



  原因一:應力松弛

  膠筒在軸向壓縮力作用下,膠筒的工作面完全和套管壁相接觸,軸向壓縮量達到了最大值。在外力作用下,高分子鏈段不得不順著外力方向被迫舒展,因而產生內部應力,與外力相抗衡。但是,通過鏈段熱運動調整分子構象,以至纏結點散開,分子鏈產生相對滑移,逐漸恢復其蜷曲的原狀,內應力逐漸消除,與之相平衡的外力當然也逐漸衰減,以維持恒定的形變交聯聚合物整個分子不能產生質心位移的運動,故應力只能松弛到平衡值,導致封隔器密封膠筒彈性模量下降,從而導致密封失效。

  原因二:熱氧老化引起的密封失效

  油田用的封隔器密封件最為普及的就是耐油性能優異的丁腈橡膠密封件,丁腈橡膠熱氧老化過程見下圖:

  丁腈橡膠分子鏈上的α氫在一定溫度下與氧發生反應生成不穩定的中間體,分解成帶羰基和帶羥基的兩個鏈段。丁腈橡膠在熱氧老化過程中隨著結構的變化性能也發生相應的變化,拉伸強度和伸長強度都隨著熱氧老化的進程而下降,導致封隔器密封件密封失效。


本文網址:http://www.kumimakiko.com/news/380.html

關鍵詞:封隔器膠筒,防噴器膠芯,特種密封件

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