耐油胶芯材料、耐油胶芯及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种耐油胶芯材料、耐油胶芯及其制备方法和应用。所述材料包括按质量份计的以下组分：橡胶基体110～145份、炭黑30～40份、硫化剂3～8份、防老剂2～3份、促进剂2～3份、增塑剂3～5份、润滑剂5～8份、导热材料3～8份。本发明专利技术的有益效果包括：本发明专利技术制备的耐油胶芯材料适用于含硫油气井、海洋平台欠平衡钻井和控压钻井，本发明专利技术使胶芯在油基泥浆液中的适应性显著提升，可以抵抗油基泥浆液对橡胶的腐蚀，进一步增加作业施工的安全性。进一步增加作业施工的安全性。

【技术实现步骤摘要】
耐油胶芯材料、耐油胶芯及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及控压钻井施工领域，特别地，涉及耐油胶芯材料、耐油胶芯及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前，石油钻井已进入深井与超深井、海上深水与深层、复杂地面条件与复杂地层、页岩气、地热资源勘探开发等高难度、高风险钻探作业阶段，对钻井技术与安全提出了越来越高的要求。
[0003]旋转防喷器是控压钻井的一项关键装备，胶芯作为旋转防喷器重要的密封元件，在油基的环境下，长期与油基泥浆液接触，泥浆液对橡胶有较强的腐蚀性，易使橡胶出现溶胀、起皮和变硬等现象。胶芯在使用过程中，易与钻杆产生径向滑动或直接与钻杆是动密封，在这种工况下，胶芯内圆局部温度过高，并且胶芯磨损加快，这对胶芯材料的耐温和耐磨性提出了更高的要求。
[0004]中国专利CN115181343A公开了一种耐低温、耐油橡胶的制备方法，可以在低温
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45度时仍保持较好耐油及密封性能，该制备方法包含以下步骤：材料组成以重量份数计算：取丁腈橡胶100份，破胶薄通5
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6次，然后按顺序加入细料1
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5份，加入填料炭黑15
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30份和软化剂10份，加入硫化剂1
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2份，混匀，薄通3次后出片，硫化仪温度设定为180度，硫化5分钟。
[0005]中国专利CN114573890A公开了一种氢化丁腈橡胶材料及其制备方法。所述制备方法包括：将氢化端羟基液体丁腈橡胶和携带端羟基的柔性单体进行共聚得到共聚物A；采用所述共聚物A对氢化丁腈橡胶进行改性。通过氢化端羟基液体丁腈橡胶和柔性单体进行共聚，后对氢化丁腈橡胶进行改性得以平衡氢化丁腈橡胶的耐油，耐低温和力学性能，并且最终得到一种不仅具有超低的玻璃化转变温度，较好的耐油性能而且还保持了较好力学性能的氢化丁腈橡胶材料。
[0006]上述两个专利制备的橡胶材料虽然具有良好的耐油性，但并不适用于的油基泥浆。因此，亟需一种适用于油基泥浆液的胶芯材料。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于解决现有技术存在的上述不足的至少一项，本专利技术的目的之一是提供一种耐温和耐磨性良好的耐油胶芯材料。
[0008]为实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种耐油胶芯材料。
[0009]所述材料包括按质量份计的以下组分：橡胶基体110～145份、炭黑30～40份、硫化剂3～8份、防老剂2～3份、促进剂2～3份、增塑剂3～5份、润滑剂5～8份、导热材料3～8份。
[0010]根据本专利技术的一个示例性实施例，所述橡胶基体可包括氢化丁腈橡胶、丁腈橡胶和丙烯酸酯橡胶的混合物；其中，按质量份计，氢化丁腈橡胶70～85份、丁腈橡胶30～40份、丙烯酸酯橡胶10～20份。
[0011]根据本专利技术的一个示例性实施例，所述氢化丁腈橡胶在ML(1+4)100℃下测定门尼
粘度值为35～45；和/或，所述氢化丁腈橡胶中丙烯腈的含量≥45％。
[0012]根据本专利技术的一个示例性实施例，共聚单体可通过溶聚法和乳液聚合法中的一种合成丙烯酸酯橡胶。
[0013]根据本专利技术的一个示例性实施例，所述炭黑可包括喷雾炭黑、热裂解炭黑和纳米白炭黑中的一种或多种。
[0014]根据本专利技术的一个示例性实施例，所述硫化剂可包括硫黄、DTDM、硫化树脂2402和过氧化物DCP中的一种。
[0015]根据本专利技术的一个示例性实施例，所述防老剂可包括防老剂RD、防老剂D、防老剂NAPM和防老剂OD中的一种或多种。
[0016]根据本专利技术的一个示例性实施例，所述增塑剂可包括芳烃油、松香油、石蜡油、古隆马树脂和RX
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80中的一种或多种。
[0017]根据本专利技术的一个示例性实施例，所述促进剂可包括促进剂CZ、促进剂DZ、促进剂DM、促进剂NA
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22和促进剂TAIC中一种或多种。
[0018]根据本专利技术的一个示例性实施例，所述润滑剂可包括油酸酰胺和纳米二硫化钼中的一种或两种；其中，二硫化钼的粒度为450～720目。
[0019]根据本专利技术的一个示例性实施例，所述导热材料可为纳米碳管、石墨烯和球形氧化铝中的两种。
[0020]另一方面，本专利技术提供了一种耐油胶芯材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：将橡胶基体和导热材料，密炼3～6分钟；加入硫化剂、防老剂和促进剂，密炼5～8分钟；加入增塑剂、润滑剂和炭黑，密炼5～8分钟后排胶；薄通胶料8～10遍，排气2～3遍后下片；将胶料静置16～20小时后，硫化制得耐油胶芯材料。
[0021]再一方面，本专利技术提供了一种耐油胶芯的制备方法，所述方法包括以下步骤：将制得的耐油胶芯材料装进模具中，在压力16～20MPa、温度150℃
±
3℃的条件下硫化5.5～6.5小时后，得到耐油胶芯。
[0022]又一方面，本专利技术提供了一种耐油胶芯，所述胶芯包括如上所述的耐油胶芯的制备方法所制备出的耐油胶芯。
[0023]最后一方面，本专利技术提供了一种耐油胶芯在旋转防喷器中作为密封元件的应用。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括以下内容中的至少一项：
[0025](1)本专利技术的胶芯材料具有良好的物理机械性能，在油基泥浆液中浸泡后质量和体积变化率低，能够有效避免胶芯几何尺寸变化所产生的影响，同时物理机械性能下降率低，在油基泥浆液中适应性良好。
[0026](2)本专利技术的胶芯材料具有优异的耐温、耐介质性能。
[0027](3)本专利技术的胶芯材料具有优异的耐磨性和耐腐蚀性。
[0028](4)胶芯材料在油基泥浆液中适应性广，在多种配方的油基泥浆液中使用后，只有微小的体积和质量变化率。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明，使本
的人员更好地理解本专利技术。
[0030]旋转防喷器是欠平衡/控压钻井的一项关键设备，胶芯材料制作成的胶芯是旋转防喷器的重要密封元件。在油基的环境下，胶芯长期与油基泥浆液接触，泥浆液对橡胶有较强的腐蚀性，易使橡胶出现溶胀、起皮和变硬等现象；胶芯在使用过程中，易与钻杆之间产生径向滑动或直接与钻杆是动密封，在这种工况下，胶芯内圆局部温度过高，并且胶芯磨损加快，这对胶芯材料的耐温和耐磨性提出了更高要求。
[0031]示例性实施例1
[0032]本示例性实施例提供了一种耐油胶芯材料。
[0033]所述材料包括按质量份计的以下组分：
[0034]橡胶基体110～145份，例如115份、120份、125份、130份、135份、140份；
[0035]炭黑30～40份，例如31份、33份、35份、37份、39份；
[0036]硫化剂3～8份，例如4份、5份、6份、7份；
[0037]防老剂2～3份，例如2.3份、2.5份、2.7份、2.9份；
[0038]促进剂2～3份，例如2.3份、2.5份本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐油胶芯材料，其特征在于，所述材料包括按质量份计的以下组分：橡胶基体110～145份、炭黑30～40份、硫化剂3～8份、防老剂2～3份、促进剂2～3份、增塑剂3～5份、润滑剂5～8份、导热材料3～8份。2.根据权利要求1所述的耐油胶芯材料，其特征在于，所述橡胶基体包括氢化丁腈橡胶、丁腈橡胶和丙烯酸酯橡胶的混合物；其中，按质量份计，氢化丁腈橡胶70～85份、丁腈橡胶30～40份、丙烯酸酯橡胶10～20份。3.根据权利要求2所述的耐油胶芯材料，其特征在于，所述氢化丁腈橡胶在ML(1+4)100℃下测定门尼粘度值为35～45；和/或，所述氢化丁腈橡胶中丙烯腈的含量≥45％。4.根据权利要求2所述的耐油胶芯材料，其特征在于，共聚单体通过溶聚法和乳液聚合法中的一种合成丙烯酸酯橡胶。5.根据权利要求1所述的耐油胶芯材料，其特征在于，所述炭黑包括喷雾炭黑、热裂解炭黑和纳米白炭黑中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的耐油胶芯材料，其特征在于，所述硫化剂包括硫黄、DTDM、硫化树脂2402和过氧化物DCP中的一种。7.根据权利要求1所述的耐油胶芯材料，其特征在于，所述防老剂包括防老剂RD、防老剂D、防老剂NAPM和防老剂OD中的一种或多种。8.根据权利要求1所述的耐油胶芯材料，其特征在于，所述增塑剂包括芳烃油、松香油、石蜡油、古隆马树脂和RX
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80中的一种或多种。9.根据权利要求1所述的耐油胶芯材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小玮，左星，唐国军，吴琦，雷雨，任伟，李赛，刘庆，蒋林，李璨，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：