一种用于油气田耐硫化氢腐蚀的橡胶组合物制造技术

本发明专利技术涉及含硫化氢油气田用的橡胶制品领域，公开了一种用于油气田耐硫化氢腐蚀的橡胶组合物，由以下成分及其质量份组成：主体材料100份，加工助剂1

【技术实现步骤摘要】
一种用于油气田耐硫化氢腐蚀的橡胶组合物


[0001]本专利技术涉及含硫化氢油气田用的橡胶制品领域，具体涉及一种用于油气田耐硫化氢腐蚀的橡胶组合物。

技术介绍

[0002]近几十年来，含硫化氢腐蚀介质的油气田相继出现，腐蚀问题越来越引起人们的关注。腐蚀不仅给油气田的开发、生产造成巨大的经济损失，同时也造成了环境污染，并威胁着人身安全。20世纪80年代初期，我国探明的含硫化氢天然气占全国气层储量的1/4。近年来在我国勘探工作中不断发现高含硫油气田。石油工业中高含硫油气田的出现，不仅对钢材，也对橡胶制品提出了耐H2S的性能要求。高含硫油气田生产过程中，高温高压H2S/CO2工况会对橡胶密封材料造成强烈侵蚀，尤其是H2S 强腐蚀性更容易造成密封失效，导致含H2S天然气泄漏的重大安全事故。H2S的大量存在已经成为制约高含硫油气藏有效开发的技术瓶颈之一。油气田用开采中的重要装备，其耐硫性能直接决定在硫化氢环境中工作的能力。
[0003]在众多的橡胶密封材料中，四丙氟橡胶具有一定的耐热、耐硫化氢性能，通常用作高含硫油气田井下装备的密封材料，但其耐硫化氢性能受其配合体系影响巨大，一般性的配方并不能够得到高抗硫化氢的橡胶材料。例如，名称为“一种耐油耐老化改性四丙氟橡胶材料”的专利技术专利（申请号为201510505205.X，公开号为CN105111636A），该专利技术提供的橡胶材料，其原料按重量份包括以下组分：四丙氟橡胶70-85份、顺丁橡胶5-10份、有机硅-丙烯酸酯橡胶10-20份、硬脂酸锌1-2.8份、氧化锌0.5-1.5份、硬脂酸1-3.5份、二氧化锡3-8份、改性淀粉5-25份、改性纳米碳酸钙20-45份、硫磺0.9-2份、过氧化二异丙苯3-5份、过氧化苯甲酰0.5-2份、八乙烯基倍半硅氧烷1.2-1.9份、二异丙基二硫代磷酸锌0.3-0.9份、环丁烯砜0.2-0.8份、防老剂3-6份、增塑剂3-12份；其中，所述改性淀粉按照以下工艺进行制备：将淀粉和氢氧化钾加入水中，搅拌反应后依次加入二硫化碳和过氧化氢，搅拌后静置、分离得到所述改性淀粉。该橡胶材料以四丙氟橡胶为主体材料，目的是提供一种耐油耐老化改性四丙氟橡胶材料，没有耐硫化氢性能的记载。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种用于油气田耐硫化氢腐蚀的橡胶组合物，由以下成分及其质量份组成：主体材料100份，加工助剂1-2份，交联剂2-6份， 防老剂1.5-4份，增强填料20-80份，抗硫剂2-20份，助交联剂2-8份，流动改性剂2-5份；所述主体材料为四丙氟橡胶；所述加工助剂为硬脂酸钠；所述交联剂为有机过氧化物，是过氧化二异丙苯；所述防老剂为2，2，4-三甲基1，2-二氢化喹啉聚合体；所述增强填料为炭黑；
所述抗硫剂为碳纳米管；所述助交联剂为三烯丙基氰尿酸酯或三烯丙基异氰尿酸酯；所述流动改性剂为古马隆或邻苯二甲酸酯。
[0005]上述技术方案可以进一步优化为：所述四丙氟橡胶的氟含量为54.8%-58.3%。
[0006]所述炭黑为软质炭黑。
[0007]所述软质炭黑的型号为N550。
[0008]所述碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管。
[0009]所述单壁碳纳米管为手性型纳米管或非手性型纳米管。
[0010]所述多壁碳纳米管为手性型纳米管或非手性型纳米管。
[0011]所述非手性型纳米管为扶手椅型纳米管或锯齿型纳米管。
[0012]所述扶手椅型纳米管的管径为0.6-3nm。
[0013]所述硬脂酸钠纯度在99%以上。
[0014]与现有技术相比，本专利技术主要具有如下有益技术效果：1.本专利技术以四丙氟橡胶为主体材料进行合理组方得到的橡胶组合物综合性能优异，耐硫化氢腐蚀性能非常突出，能够在温度达到150℃、压力达到70MPa、硫化氢分压达到15MPa的油气井环境中成功使用。
[0015]2.本专利技术以碳纳米管作为抗硫剂，碳纳米管与四丙氟橡胶的结合使橡胶组合物发挥出优异的耐硫化氢腐蚀性能，并且可以根据不同油气田含硫量不同，灵活改变配方，满足不同的耐硫性能需求。
[0016]3.本专利技术以有机过氧化物为交联剂，以炭黑为增强填料，并搭配适当的助交联剂及流动改性剂，有效提升橡胶组合物的综合性能。
[0017]4.本专利技术效果经过可靠验证，具有良好推广价值，其制得制品可用在含有硫化氢气体腐蚀的设备，尤其是含硫化氢腐蚀介质的油气田开采设备中。
具体实施方式
[0018]下面结合实施例对本专利技术进行详细描述。
[0019]实施例1本实施例描述不同种类碳纳米管的橡胶组合物耐硫化氢性能的比较实验情况。橡胶组合物由以下成分及其质量份组成：四丙氟橡胶100份，硬脂酸钠1份，过氧化二异丙苯2份，2，2，4-三甲基1，2-二氢化喹啉聚合体1.5份，N550型炭黑35份，碳纳米管10份，三烯丙基氰尿酸酯8份，古马隆2份。碳纳米管分别选择单壁碳纳米管（SWCNTs）、多壁碳纳米管（MWCNTs），尺寸均为3nm，均采用扶手椅型纳米管。在100℃的温度下，15MPa气相组成为20%H2S、5%CO2及75%CH4，腐蚀4天后的结果如表1所示。由表1可以看出，加单壁碳纳米管（SWCNTs）的橡胶组合物腐蚀后的拉伸强度和断裂伸长率变化率较加多壁碳纳米管（MWCNTs）的和不加入碳纳米管的均低，并且加单壁碳纳米管（SWCNTs）的橡胶组合物腐蚀前后所表现出的力学性能均较高，质量变化率、体积变化率低。多壁碳纳米管（MWCNTs）缺陷较多，导致共轭效应降低，所以抗硫性能较单壁碳纳米管（SWCNTs）差些。总之，加入碳纳米管的橡胶组合物比不加入碳纳米管的抗硫化氢腐蚀效果好，尤其是加入单壁碳纳米管（SWCNTs）橡胶组合物抗硫化氢腐
蚀效果更加明显。
[0020]表1 不同种类碳纳米管橡胶组合物腐蚀前后数据实施例2本实施例描述不同种类单壁碳纳米管的橡胶组合物耐硫化氢性能的比较实验情况。橡胶组合物由以下成分及其质量份组成：四丙氟橡胶100份，硬脂酸钠1.5份，过氧化二异丙苯4份，2，2，4-三甲基1，2-二氢化喹啉聚合体2份，N550型炭黑35份，单壁碳纳米管10份，三烯丙基氰尿酸酯2份，古马隆3.5份。单壁碳纳米管分别采用扶手椅型纳米管（armchair nanotubes）、锯齿型纳米管（zigzag nanotubes）和手性型纳米管（chiral nanotubes）。在100℃的温度下，15MPa气相组成为20%H2S、5%CO2及75%CH4，腐蚀4天后的结果如表2所示。由表2可以看出，加入扶手椅型纳米管（armchair nanotubes）的橡胶组合物拉伸强度、断裂伸长率、100%定伸强度变化量小，耐硫性能好；加入锯齿型纳米管（zigzag nanotubes）的橡胶组合物和加入手性型纳米管（chiral nanotubes）的橡胶组合物差别不大，耐硫性能相似。
[0021]表2 不同种类单壁碳纳米管橡胶组合物腐蚀前后数据
实施例3本实施例描述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于油气田耐硫化氢腐蚀的橡胶组合物，其特征在于，由以下成分及其质量份组成：主体材料100份，加工助剂1-2份，交联剂2-6份， 防老剂1.5-4份，增强填料20-80份，抗硫剂2-20份，助交联剂2-8份，流动改性剂2-5份；所述主体材料为四丙氟橡胶；所述加工助剂为硬脂酸钠；所述交联剂为有机过氧化物，是过氧化二异丙苯；所述防老剂为2，2，4-三甲基1，2-二氢化喹啉聚合体；所述增强填料为炭黑；所述抗硫剂为碳纳米管；所述助交联剂为三烯丙基氰尿酸酯或三烯丙基异氰尿酸酯；所述流动改性剂为古马隆或邻苯二甲酸酯。2.根据权利要求1所述的一种用于油气田耐硫化氢腐蚀的橡胶组合物，其特征在于，所述四丙氟橡胶的氟含量为54.8%-58.3%。3.根据权利要求1所述的一种用于油气田耐硫化氢腐蚀的橡胶组合物，其特征在于，所述炭黑为软质炭黑。4.根据权利要求3所述的一种用于油气田耐硫化氢腐蚀的橡胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：张全胜，李娜，吕玮，李玉宝，李明，张连煜，田浩然，张建，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：