隨著塔里木油田的不斷深入開發(fā),高溫高壓以及苛刻的服役環(huán)境均對(duì)密封件的性能提出了更高的要求。密封材料老化后會(huì)引起密封效果下降,降低其服役壽命,直接影響井下正常工作,甚至威脅密封件安全。目前作為井下橡膠密封材料的技術(shù)指標(biāo)尚未滿足現(xiàn)場(chǎng)苛刻油田環(huán)境的技術(shù)需要,開發(fā)高性能的橡膠密封材料對(duì)提高我國(guó)深層油氣資源開發(fā)的科學(xué)技術(shù)水平具有積極的推動(dòng)作用和戰(zhàn)略意義。國(guó)內(nèi)外學(xué)者早已圍繞各類橡膠材料和與之接觸的油氣介質(zhì)的老化機(jī)理展開了研究,現(xiàn)有的研究成果主要針對(duì)油氣田常用的橡膠材料的性能退化機(jī)理展開,但很少涉及到含氟彈性體在油田井下環(huán)境中的老化規(guī)律和壽命預(yù)測(cè)問(wèn)題。本文選用26型氟橡膠為研究對(duì)象,模擬油氣田系統(tǒng)用橡膠密封材料的實(shí)際工況,在80℃、120℃、160℃、200℃四種溫度下進(jìn)行加速老化試驗(yàn),在80℃、5MPa下進(jìn)行高溫高壓釜模擬試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)間分別是7d、14d、28d。開展試驗(yàn)前后溶脹性能（質(zhì)量變化率和體積變化率）,力學(xué)性能（邵氏A硬度、應(yīng)力應(yīng)變值、拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率）,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和傅里葉紅外光譜等測(cè)試和對(duì)比分析,在此基礎(chǔ)上對(duì)其展開壽命預(yù)測(cè)。結(jié)果表明:不同溫度油介質(zhì)老化后26型氟橡膠會(huì)發(fā)生輕微變形... 

【文章來(lái)源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

6型氟橡膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)式氟橡膠的歸類和類型主要與其合成單體有關(guān)，26型氟橡膠的合成單體主要是六氟丙

燦曬饣?鸞ケ淶么植謚敝亮鹽瞥魷幀⒃黽櫻?鈧輾⑸?鹽評(píng)┱梗?損傷程度增加，硅橡膠降解的主要原因是橡膠分子主鏈的分解與斷裂與分子鏈的交聯(lián)降解。MitraS等[32]人將氟橡膠置于堿性環(huán)境(10%NaOH)中研究了其化學(xué)降解機(jī)理。經(jīng)過(guò)12周老化后通過(guò)掃描電子顯微鏡觀察到微觀層面出現(xiàn)顯著老化，利用ATR-FTIR和XPS評(píng)估了橡膠表面的化學(xué)降解過(guò)程，早期橡膠的降解主要通過(guò)碳原子脫氟進(jìn)行，然后在橡膠主鏈上形成雙鍵，老化后橡膠的熱穩(wěn)定性降低，化學(xué)降解顯著。1.3.2時(shí)溫等效研究現(xiàn)狀隨著溫度或者外力作用時(shí)間的差異，橡膠材料呈現(xiàn)出如圖1-2所示五種狀態(tài)，其中包括在較低溫度過(guò)渡時(shí)為玻璃-橡膠態(tài)，較高溫度過(guò)渡時(shí)為橡膠-粘流狀態(tài)。增加溫度與增加時(shí)間對(duì)粘彈性的作用是等效的，這就是橡膠的時(shí)溫等效性。材料的宏觀狀態(tài)變化是材料內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的結(jié)果，在轉(zhuǎn)變過(guò)程中分子鏈排列產(chǎn)生差異，可用來(lái)定性判定材料的各種物理力學(xué)性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)以及在高溫作用下分子結(jié)構(gòu)的分解交聯(lián)等[33]。圖1-2橡膠材料隨溫度升高的五種狀態(tài)示意圖侯宏等[34]人綜合了溫頻等效原理及粘彈性材料的分?jǐn)?shù)導(dǎo)數(shù)模型，構(gòu)建了粘彈性材料損耗因子、模量、溫度和頻率的參數(shù)數(shù)學(xué)模型。該模型的合理性通過(guò)擬合DMA測(cè)試結(jié)果和模型參數(shù)后得到了證實(shí)。同理粘彈性材料不同溫度和頻率下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能可以利用該參數(shù)化模型預(yù)測(cè)。GarcíaT等[35]人為了對(duì)橡膠襯套軸向和徑向的頻率和幅值相關(guān)性玻璃態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)

10玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響和紅外光譜分析。(3)高壓油介質(zhì)環(huán)境中不同老化時(shí)間對(duì)含氟彈性體密封材料性能演化行為規(guī)律及機(jī)理研究；主要研究模擬苛刻油田高壓環(huán)境老化時(shí)間對(duì)含氟彈性體材料的形貌變化、物理機(jī)械性能(質(zhì)量和體積變化率、邵氏硬度、應(yīng)力應(yīng)變、拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響和紅外光譜分析。(4)在苛刻油田環(huán)境中含氟彈性體密封材料的老化壽命預(yù)測(cè)。1.5.2本論文的研究技術(shù)路線圖1-3技術(shù)路線圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[4]氫化丁腈橡膠和氟橡膠經(jīng)酸性氣體老化后成分與性能的變化[J]. 朱永康.  橡膠參考資料. 2019(04)
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[8]氟橡膠/碳納米復(fù)合材料研究進(jìn)展[J]. 熊俊彬,郭建華.  彈性體. 2019(02)
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碩士論文
[1]橡膠老化壽命的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)及軟件開發(fā)[D]. 胡文琪.北京化工大學(xué) 2018
[2]用于極端環(huán)境下橡膠膠料的性能研究[D]. 馬巖.青島科技大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3512161