页岩气专用耐高温抗硫封隔器及制作工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种页岩气专用耐高温抗硫封隔器及制作工艺，包括如下工艺步骤：（1）、制作专用封隔器胶筒：按质量百分比将20

【技术实现步骤摘要】
页岩气专用耐高温抗硫封隔器及制作工艺


[0001]本专利技术涉及到一种石油机械，尤其涉及一种页岩气专用耐高温抗硫封隔器及制作工艺。

技术介绍

[0002]页岩气，是常规天然气的替代能源，也是一种清洁环保能源，其成分以甲烷为主，吸附在页岩层中，是一种从页岩层中开采的非常规天然气。烃源岩中一部分烃运移至背斜结构中形成常规天然气，尚未逸散的烃，则以吸附或游离状态留存在页岩中形成页岩气。我国页岩气可储存量超30万亿立方米，位居世界第一，但埋藏深，埋藏深度一般为3500
‑
4000米之间，丰度差，产量低，产气周期短，地质结构复杂，开采难度大，技术落后。在推动我国能源转型，全面落实国家“碳达峰、碳中和”目标的重大部署过程中，未来十年将是清洁能源发展的黄金期，页岩气将是十四五期间中国天然气增量市场的主力。而页岩气开采技术要求较高，特别是页岩气钻井、完井和压裂技术一直落后于美国，与之配套的高端钻井螺杆钻具、压裂用封隔器一直依赖美国进口，成本高，周期长，封隔器胶筒是决定封隔器质量的关键部件，常规胶筒由丁腈橡胶制成，受力后变形量大，遇到硫化氢易发生腐蚀，降低橡胶性能，国产封隔器由于胶筒不能适应高温含硫环境，易腐蚀老化，金属部件由于在含硫环境发生腐蚀，事故频发，市场需要一种可耐页岩气高温高侵蚀环境的封隔器。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种页岩气专用耐高温抗硫封隔器及制作工艺。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：页岩气专用耐高温抗硫封隔器及制作工艺，包括如下工艺步骤：（1）、制作专用封隔器胶筒：按质量百分比将20
‑
25%的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、10
‑
15%聚苯硫醚（PPS）、10
‑
15%聚四氟乙烯（PTFE）加入2
‑
3%的三乙醇胺、1
‑
3%的间苯二酚促进剂混合30分钟，混合机转速1300
‑
1500转/min，混合均匀后将混合物放入塑炼机在200
‑
230
°
下塑炼1
‑
1.5h，烧融至流动状态后加入20
‑
23%的甲基乙烯基硅橡胶、15
‑
25%的三元乙丙橡胶、加入2
‑
3%的滑石粉填料，3
‑
4%的白炭黑、1
‑
3%的氧化锌补强活性剂，2
‑
3%的次磺酰胺促进剂，2
‑
3%的RD防老剂在炼胶机中进行混炼，混炼时间1.5
‑
2.5h后进行硫化，硫化时间50
‑
60h，硫化温度120
‑
145℃，制成混合胶；将混合胶注入封隔器胶筒模芯之间的腔室，制成专用封隔器胶筒；（2）、选用抗硫化氢腐蚀的13CrMo作为基材制作专用封隔器上接头、中心管、下接头胶筒座及压紧内套，并对其进行防腐蚀工艺加工，使用6000W功率激光淬火熔覆机器人对13CrMo基材淬火30分钟，升温至900
‑
980℃，保温60分钟，在70
‑
90℃淬火油中淬火10
‑
15分钟，再用30分钟升温到600
‑
660℃，保温80分钟，出炉空冷到室温，将38
‑
50%的粒径30
‑
40μmCr3C2粉末 、40
‑
50%粒径40
‑
50μm的Ni60B合金粉末、3
‑
6%CrO2稳定剂、3
‑
6%的TiB2增强剂
通过激光熔覆机器人将上述合金粉末快速熔化，喷射熔覆到封隔器金属基体表面，喷射线速度80
‑
100m/min，温度1000
‑
1100℃，每次熔覆厚度0.2
‑
0.4mm，经5
‑
6次熔覆，使熔覆层厚度达1.5
‑
2.2mm，结合强度600
‑
700MPa，孔隙率＜0.6%，形成组织致密、光滑平整、气孔隙小的耐腐蚀熔覆层；（3）、将步骤（2）中抗侵蚀处理过的封隔器上下接头、中心管、胶筒座及压紧内套与步骤（1）中的专用封隔器胶筒组装成页岩气专用耐高温抗硫封隔器。
[0005]本专利技术的优点是：本专利技术页岩气专用耐高温抗硫封隔器及制作工艺，改进了胶筒配方，该胶筒井温210℃，硫化氢气体浓度78680ppm井况使用96h，胶筒各项指标正常，未发生老化腐蚀变形剥离；聚对苯二甲酸乙二醇酯是一种高分子聚合物，力学性能高且受温度影响小，耐高温，冲击强度高，刚性大，尺寸温度，耐腐蚀性极强，在H2S环境不受侵蚀。聚苯硫醚是一种新型高性能热塑性树脂，机械强度高，耐高温、耐化学腐蚀，热稳定性好，耐磨性高，密度为1.21g/cm
³
，弯曲强度达126MPa，断裂强度≥58%。聚四氟乙烯是一种以四氟乙烯作为单体聚合的高分子聚合物，具有抗酸抗碱抗硫且耐
‑
180~260℃高低温特性，可在H2S环境中安全使用。甲基乙烯基硅橡胶由二甲基硅氧烷与少量乙烯基硅氧烷共聚而成，少量不饱和乙烯基的引入使其耐热老化性和高温抗压缩变形有很大改进，抗腐蚀性能大大增强。三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯为主要单体的合成橡胶，具有良好的耐化学腐蚀性能和冲击弹性，具有较高的拉伸强度以及较小的压缩永久变形，易于和橡胶及树脂高分子聚合物共混共聚，从而改善高聚物的性能，特别是耐腐蚀性能可比氟橡胶，而又具有低成本优势。滑石粉、白炭黑、氧化锌、次磺酰胺及RD防老剂的添加可以使混炼更充分，增加了交联和共聚性，使合成胶筒耐高温耐腐蚀性能大大提高。合成胶体可在200
‑
230℃井温、含H2S70000ppm环境安全使用，合成胶扯断强度达480
‑
530Kg/
㎠
，扯断拉伸率达520
‑
560%，撕裂强度50
‑
72KN/m，扯断永久变形率小于7%。完全满足页岩气井复杂环境压裂作业要求。13CrMo金属基材本身具有优良的抗硫化氢属性，经过激光机器人淬火、熔覆多层Cr3C2合金及镍基Ni60B合金粉末，改善了封隔器上下接头、中心管、胶筒座及压紧内套表层的物理属性，6层熔覆厚度达1.5
‑
2.2mm，强度达600
‑
700MPa，孔隙率＜0.6%，致密的熔覆层组织使其耐腐蚀性能增强了3
‑
4倍，可有效防止金属材料氢脆损伤和电化学腐蚀，使得页岩气专用封隔器具有耐高温耐H2S腐蚀及耐磨性能。
具体实施方式
[0006]下面结合具体实施例详细描述一下本专利技术的具体内容。
[0007]页岩气专用耐高温抗硫封隔器及制作工艺，包括如下工艺步骤：（1）、制作专用封隔器胶筒：按质量百分比将20
‑
25%的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.页岩气专用耐高温抗硫封隔器及制作工艺，其特征在于：包括如下工艺步骤：（1）、制作专用封隔器胶筒：按质量百分比将20
‑
25%的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、10
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15%聚苯硫醚（PPS）、10
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15%聚四氟乙烯（PTFE）加入2
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3%的三乙醇胺、1
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3%的间苯二酚促进剂混合30分钟，混合机转速1300
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1500转/min，混合均匀后将混合物放入塑炼机在200
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230
°
下塑炼1
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1.5h，烧融至流动状态后加入20
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23%的甲基乙烯基硅橡胶、15
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25%的三元乙丙橡胶、加入2
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3%的滑石粉填料，3
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4%的白炭黑、1
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3%的氧化锌补强活性剂，2
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3%的次磺酰胺促进剂，2
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3%的RD防老剂在炼胶机中进行混炼，混炼时间1.5
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2.5h后进行硫化，硫化时间50
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60h，硫化温度120
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145℃，制成混合胶；将混合胶注入封隔器胶筒模芯之间的腔室，制成专用封隔器胶筒；（2）、选用抗硫化氢腐蚀的13CrMo作为基材制作专...

【专利技术属性】
技术研发人员：王波，陈宇轩，李健，吕志鹏，华剑，陈业宏，
申请(专利权)人：江苏华亚石油机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：