一种用于压裂泵的夹布橡胶V型圈及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于压裂泵的夹布橡胶V型圈及其制备方法，该夹布橡胶V型圈由夹布和涂覆在夹布上的HNBR胶料组成；所述HNBR胶料由以下质量份的组分组成：HNBR原胶：100份；氧化锌：3～10份；白炭黑：50～100份；陶土：20～80份；丙烯酸锌或/和丙烯酸镁：5～20份；硬脂酸：0.5～2份；防老剂：2～5份；活性剂：2～3份；钛白粉：0～6份；加工助剂：1.5～4份；硫化剂：3～6份；架桥助剂：3～5份；色粉：适量。其制备方法如下：1)混炼胶的制备；2)胶浆的制备；3)夹布橡胶的制备；4)V型圈的制备。本发明专利技术的用于压裂泵的夹布橡胶V型圈的硬度高、抗高压性能好、耐酸性好、耐磨性好、使用寿命长，制备工艺简单。

A clamp rubber V-ring for fracturing pump and its preparation method

The invention discloses a jacket rubber V-ring for fracturing pump and its preparation method, which is composed of jacket and HNBR compound coated on the jacket; the HNBR compound comprises the following components: HNBR raw rubber: 100 parts; zinc oxide: 3-10 parts; white carbon black: 50-100 parts; pottery: 20-80 parts; zinc acrylate or/and magnesium acrylate: 5-20 parts; Stearic acid: 0.5-2 parts; Antioxidant: 2-5 parts; Activator: 2-3 parts; Titanium dioxide: 0-6 parts; Processing aids: 1.5-4 parts; Curing agent: 3-6 parts; Bridging aids: 3-5 parts; Coloring powder: appropriate amount. The preparation methods are as follows: 1) preparation of mixed rubber; 2) preparation of mortar; 3) preparation of cloth rubber; 4) preparation of V-ring. The clamping rubber V-ring used for fracturing pump has high hardness, good high pressure resistance, good acid resistance, good wear resistance, long service life and simple preparation process.

【技术实现步骤摘要】
一种用于压裂泵的夹布橡胶V型圈及其制备方法
本专利技术涉及一种用于压裂泵的夹布橡胶V型圈及其制备方法。
技术介绍
压裂泵是油田进行压裂、酸化作业的重要设备，对油气井产量有很大影响。而柱塞密封圈是压裂泵的关键零部件之一，也是主要的易损部件，其密封性能的好坏和使用寿命的长短会直接影响压裂、酸化作业，特别是在高频高冲击压裂泵中，其内部压力超过105MPa，柱塞的往复运动速度高达400～500冲/分,对压裂泵柱塞密封圈的要求很高。压裂泵柱塞密封圈一般由A环、B环和C环组成(见图1)，通常A环为橡胶材质，B环为夹布橡胶，C环为塑料，A环和C环的制备难度较低，主要的难点在B环，而B环的性能是影响压裂泵整体性能的主要因素。目前，B环夹布橡胶普遍存在以下问题：1)硬度、刚性不足，导致密封件的抗高压性能差；2)耐酸性差；3)耐磨性差。因此，有必要开发一种抗高压性能好、耐酸性好、耐磨性好的夹布橡胶V型圈(截面为V形的密封圈)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于压裂泵的夹布橡胶V型圈及其制备方法。本专利技术所采取的技术方案是：一种用于压裂泵的夹布橡胶V型圈，由夹布和涂覆在夹布上的HNBR胶料组成；所述HNBR胶料由以下质量份的组分组成：HNBR原胶：100份；氧化锌：3～10份；白炭黑：50～100份；陶土：20～80份；丙烯酸锌或/和丙烯酸镁：5～20份；硬脂酸：0.5～2份；防老剂：2～5份；活性剂：2～3份；钛白粉：0～6份；加工助剂：1.5～4份；硫化剂：3～6份；架桥助剂：3～5份；色粉：适量。所述HNBR胶料在夹布上的附胶量为220～260g/m2。所述夹布由聚酯纤维、芳纶纤维、玻璃纤维中的至少两种混合编织而成。所述HNBR原胶的ACN含量为33％～44％，100℃下门尼黏度ML1+4≥80。所述防老剂为二苯胺取代衍生物、2-硫醇基苯并咪唑锌盐、2-硫醇基苯并咪唑中的至少一种。所述活性剂为聚乙二醇、二甘醇中的至少一种。所述加工助剂为棕榈蜡、脂肪酸盐、脂肪酸、金属皂基混合物、有机硅化合物中的至少一种。所述硫化剂为过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧化二异丙基苯中的至少一种。所述架桥助剂为2,4,6-三(烯丙氧基)-1,3,5-三嗪、1,3,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮、N,N′-间苯撑双马来酰亚胺中的至少一种。上述用于压裂泵的夹布橡胶V型圈的制备方法，包括以下步骤：1)将HNBR原胶加入开炼机，塑炼，再加入氧化锌、硬脂酸和防老剂进行混炼，再加入白炭黑、陶土、丙烯酸锌或/和丙烯酸镁、活性剂、钛白粉和加工助剂的预混合物进行混炼，再加入色粉进行混炼，再加入硫化剂和架桥助剂进行混炼，出片，得到HNBR胶片；或者，将HNBR原胶加入密炼机，塑炼，再加入一部分氧化锌、硬脂酸、防老剂、活性剂、白炭黑、丙烯酸锌或/和丙烯酸镁、陶土、钛白粉和加工助剂的预混合物进行混炼，再加入剩余的氧化锌、硬脂酸、防老剂、活性剂、白炭黑、丙烯酸锌或丙烯酸镁、陶土、钛白粉和加工助剂的预混合物进行混炼，再加入色粉进行混炼，再将胶料转入开炼机中，进行翻炼，再加入硫化剂和架桥助剂进行混炼，出片，得到HNBR胶片；2)将HNBR胶片切成条状，分散在溶剂中，得到HNBR胶浆；3)将HNBR胶浆均匀涂覆于夹布上，干燥，得到HNBR夹布橡胶；4)将HNBR夹布橡胶切成环状的片，再将多个环状片层叠放入模具中，在160～180℃、15～25MPa的条件下进行高温高压成型，得到用于压裂泵的夹布橡胶V型圈。本专利技术的有益效果是：本专利技术的用于压裂泵的夹布橡胶V型圈的硬度高、抗高压性能好、耐酸性好、耐磨性好、使用寿命长，制备工艺简单。1)本专利技术的HNBR胶料制备得到的混炼胶的硬度高(邵氏硬度≥95)；2)本专利技术通过填料、溶剂的不同组合，解决了胶料制备胶浆难溶解的问题；3)本专利技术的夹布由聚酯纤维、芳纶纤维、玻璃纤维中的至少两种混合编织而成，耐酸性好、强度高、耐磨性好；4)本专利技术先将HNBR夹布橡胶切成环状的片，再将多个环状片层叠(层数根据产品的高度而定)放入模具，进行高温高压成型，使得夹布橡胶V型圈中夹布层次分明，均匀一致，解决了传统卷布工艺存在的夹布分布不均的问题，提高了夹布橡胶V型圈的可靠性和使用寿命。附图说明图1为压裂泵柱塞密封圈的结构示意图(横截面)。图2为实施例1的夹布橡胶V型圈在压裂22口油气井后的照片；图3为市售夹布橡胶V型圈1在压裂6口油气井后的照片。具体实施方式一种用于压裂泵的夹布橡胶V型圈，由夹布和涂覆在夹布上的HNBR胶料组成；所述HNBR胶料由以下质量份的组分组成：HNBR原胶：100份；氧化锌：3～10份；白炭黑：50～100份；陶土：20～80份；丙烯酸锌或/和丙烯酸镁：5～20份；硬脂酸：0.5～2份；防老剂：2～5份；活性剂：2～3份；钛白粉：0～6份；加工助剂：1.5～4份；硫化剂：3～6份；架桥助剂：3～5份；色粉：适量。优选的，所述HNBR胶料在夹布上的附胶量为220～260g/m2。优选的，所述夹布由聚酯纤维、芳纶纤维、玻璃纤维中的至少两种混合编织而成。优选的，所述夹布的面密度为200～220g/m2。优选的，所述夹布中纤维的强度≥130LB，经纬数量100～120根/100mm。优选的，所述HNBR原胶的ACN含量为33％～44％，100℃下门尼黏度ML1+4≥80。优选的，所述防老剂为二苯胺取代衍生物、2-硫醇基苯并咪唑锌盐、2-硫醇基苯并咪唑中的至少一种。优选的，所述活性剂为聚乙二醇、二甘醇中的至少一种。优选的，所述加工助剂为棕榈蜡、脂肪酸盐、脂肪酸、金属皂基混合物、有机硅化合物中的至少一种。优选的，所述硫化剂为过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧化二异丙基苯中的至少一种。优选的，所述架桥助剂为2,4,6-三(烯丙氧基)-1,3,5-三嗪、1,3,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮、N,N′-间苯撑双马来酰亚胺中的至少一种。上述用于压裂泵的夹布橡胶V型圈的制备方法，包括以下步骤：1)将HNBR原胶加入开炼机，塑炼，再加入氧化锌、硬脂酸和防老剂进行混炼，再加入白炭黑、陶土、丙烯酸锌或/和丙烯酸镁、活性剂、钛白粉和加工助剂的预混合物进行混炼，再加入色粉进行混炼，再加入硫化剂和架桥助剂进行混炼，出片，得到HNBR胶片；或者，将HNBR原胶加入密炼机，塑炼，再加入一部分氧化锌、硬脂酸、防老剂、活性剂、白炭黑、丙烯酸锌或/和丙烯酸镁、陶土、钛白粉和加工助剂的预混合物进行混炼，再加入剩余的氧化锌、硬脂酸、防老剂、活性剂、白炭黑、丙烯酸锌或丙烯酸镁、陶土、钛白粉和加工助剂的预混合物进行混炼，再加入色粉进行混炼，再将胶料转入开炼机中，进行翻炼，再加入硫化剂和架桥助剂进行混炼，出片，得到HNBR胶片；2)将HNBR胶片切成条状，分散在溶剂中，得到HNBR胶浆；3)将HNBR胶浆均匀涂覆于夹布上，干燥，得到HNBR夹布橡胶；4)将HNBR夹布橡胶切成环状的片，再将多个环状片层叠放入模具中，在160～180℃、15～25MPa的条件下进行高温高压成型，得到用于压裂泵的夹布橡胶V型圈。优选的，上述用于压裂泵的夹布橡胶V型圈的制备方法，包括以下步骤：1)将HNBR原胶加入开炼机，控制辊距1～2mm，薄通塑炼3～5次，再调节辊距至2～5mm，加入氧化锌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于压裂泵的夹布橡胶V型圈，其特征在于：由夹布和涂覆在夹布上的HNBR胶料组成；所述HNBR胶料由以下质量份的组分组成：HNBR原胶：100份；氧化锌：3～10份；白炭黑：50～100份；陶土：20～80份；丙烯酸锌或/和丙烯酸镁：5～20份；硬脂酸：0.5～2份；防老剂：2～5份；活性剂：2～3份；钛白粉：0～6份；加工助剂：1.5～4份；硫化剂：3～6份；架桥助剂：3～5份；色粉：适量。

【技术特征摘要】
1.一种用于压裂泵的夹布橡胶V型圈，其特征在于：由夹布和涂覆在夹布上的HNBR胶料组成；所述HNBR胶料由以下质量份的组分组成：HNBR原胶：100份；氧化锌：3～10份；白炭黑：50～100份；陶土：20～80份；丙烯酸锌或/和丙烯酸镁：5～20份；硬脂酸：0.5～2份；防老剂：2～5份；活性剂：2～3份；钛白粉：0～6份；加工助剂：1.5～4份；硫化剂：3～6份；架桥助剂：3～5份；色粉：适量。2.根据权利要求1所述的用于压裂泵的夹布橡胶V型圈，其特征在于：所述HNBR胶料在夹布上的附胶量为220～260g/m2。3.根据权利要求1所述的用于压裂泵的夹布橡胶V型圈，其特征在于：所述夹布由聚酯纤维、芳纶纤维、玻璃纤维中的至少两种混合编织而成。4.根据权利要求1所述的用于压裂泵的夹布橡胶V型圈，其特征在于：所述HNBR原胶的ACN含量为33％～44％，100℃下门尼黏度ML1+4≥80。5.根据权利要求1所述的用于压裂泵的夹布橡胶V型圈，其特征在于：所述防老剂为二苯胺取代衍生物、2-硫醇基苯并咪唑锌盐、2-硫醇基苯并咪唑中的至少一种。6.根据权利要求1所述的用于压裂泵的夹布橡胶V型圈，其特征在于：所述活性剂为聚乙二醇、二甘醇中的至少一种。7.根据权利要求1所述的用于压裂泵的夹布橡胶V型圈，其特征在于：所述加工助剂为棕榈蜡、脂肪酸盐、脂肪酸、金属皂基混合物、有机硅化合物中的至少一种。8.根据权利要求1所述的用于压裂泵的夹布橡胶V型圈，其特征在于：所述硫化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊晓红，李厚宁，黄广明，
申请(专利权)人：广州加士特密封技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44