高性能封隔器胶筒研制 石油大学毕业论文

高性能封隔器胶筒研制石油大学毕业论文摘要
本论文主要针对石油钻井过程中的封隔器与钻头之间的配合问题，提出了一种高性能封隔器胶筒设计方案。

通过对市场上常见的胶筒产品与封隔器配合状况进行分析
和常规实验测试，发现存在疲劳寿命短、耐高温性能差等问题。

本文通过优化橡胶材
料配方、改进胶筒结构等手段，最终研制出了一款优秀的高性能封隔器胶筒。

实验结
果表明，在高温、高压下仍能保持压力稳定，具有较长的使用寿命和良好的配合性能，满足了石油钻井过程中的工况需求。

关键词：封隔器；钻井；胶筒；橡胶材料；高温高压
Abstract
This paper mainly proposes a high-performance sealant liner design scheme for the matching problem between the sealant and the drill bit in the petroleum drilling process. Through the analysis of the common products in the market and the
conventional experimental tests, it is found that there are problems such as short fatigue life and poor high temperature resistance. In this paper, through optimizing the rubber material formula, improving the structure of the sealant liner, etc., we finally developed an excellent high-performance sealant liner. The experimental results have shown that under high temperature and high pressure, it can still maintain pressure stability, has a long service life and good matching performance, and meets the working conditions in the petroleum drilling process.
Keywords: sealant, drilling, liner, rubber material, high temperature and high pressure
1. 研究背景
封隔器是石油钻井过程中不可或缺的工业密封件，其作用是在井下高温、高压的环境下，保证钻井液和油气等不同介质或混合物在井内不相互干扰，保障钻井的正常
进行，同时也避免环境污染和资源浪费。

而胶筒则是封隔器的主要组成部分之一，是
储存和释放锁定力的媒介。

目前市场上常见的胶筒材料主要有硫化橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。

这些材料在不同的钻井环境下各具优缺点。

如硫化橡胶具有较好的耐磨性和耐油性，但在高温环境
下易出现老化及软化；氟橡胶耐腐蚀性较好，但其硬度和拉伸强度较差，易发生开裂；硅橡胶则是一种高温材料，但其耐磨性和机械强度稍差。

胶筒结构也是影响其性能的关键因素，常见的胶筒结构包括环形、V形、U形等。

环形缺点在于密封性不稳定，易出现过早开裂；V形和U形则具有较好的稳定性和耐
高温性能，但在高负荷下容易发生挤压变形，影响其密封性。

因此，在实际应用中，市场上的胶筒产品疲劳寿命短，耐高温性能较差，在某些特殊环境下容易失效。

因此，提高胶筒的性能，对于石油钻井行业至关重要。

2. 研究内容
本论文旨在研发出一种高性能的封隔器胶筒，在保证密封性的前提下，提高其耐温、耐压能力和使用寿命，满足石油钻井过程中的各项工况要求。

2.1 材料分析与选择
根据前期调研和试验结果的评估，本文选用氟硅橡胶为材料，优化配方，以提高其耐温、耐压能力，并使其力学性能和耐磨性接近于硫化橡胶。

2.2 结构设计与优化
本文将胶筒的结构设计进行了优化，改进了截面形状和尺寸等因素，增强了其抗挤压和抗压缩性能，并提高了其密封性和稳定性。

2.3 性能测试与分析
通过采用热老化、拉伸、硬度和疲劳试验等手段，对所研制的封隔器胶筒的高温、高压、高负荷和疲劳寿命等性能进行了全面的测试和分析。

3. 研究结果
实验结果表明，所研制的封隔器胶筒在高温、高压下具有良好的稳定性和密封性，且能长时间保持压力稳定。

相比市场上常见的胶筒产品，在相同工况下，其使用寿命
有了明显的提高。

4. 结论与展望
本文通过优化氟硅橡胶材料配方和胶筒结构等手段，研制出了一款优秀的高性能封隔器胶筒，具有较长的使用寿命、优异的密封性和配合能力，在石油钻井过程中将
发挥重要作用。

但其中存在的问题也亟待进一步研究和解决，如材料自燃、接口剪切
等问题。

因此，未来还需要进一步深入研究，不断改进，提高其性能和应用范围。