耐高温高压封隔器密封材料研究与应用

耐高温高压封隔器密封材料研究与应用【摘要】封隔器是石油勘探开发中井下作业的重要工具之一，为确保层间封隔，顺利高效完成井下作业，封隔器上的密封元件——胶筒，是封隔器的核心部件。

本项目皆在研究开发出耐高温（150℃～170℃）耐高压（35～55Mpa）新型密封材料——封隔器胶筒。

【关键词】井下作业；封隔器；胶筒引言封隔器是石油勘探开发过程中井下作业的重要工具之一，封隔器在各油田的生产实践中广泛应用，其密封元件——胶筒，是封隔器的核心部件。

密封材料的性能决定了封隔器能否有效地实现层间封隔，并能适应不同地层条件下，如高温高压下长期使用。

上个世纪八十年代，我们针对江斯顿地层测试器胶筒进行开发研究，成功地研究出≤120℃的封隔器胶筒，广泛应用于各油田，替代了进口胶筒。

随着石油及天然气的勘探开发不断向深部地层进军，地层条件复杂、苛刻，对封隔器的密封元件——胶筒的耐高温高压的性能需求十分迫切。

目前国内生产的封隔器胶筒大多只适用于温度≤120℃，压力≤25Mpa的条件，而能够适用于150℃、35Mpa以上的封隔器主要是从国外进口。

这样不仅价格昂贵，而且由于供货不及时，在很大程度上影响油田的开发建设，我们针对这一市场需求，开展了耐高温高压封隔器胶筒的开发研究，并获得了成功。

一.实践部分1.设备：XK—150双滚筒炼胶机XK—400双滚筒炼胶机100T平板硫化机2.仪器：（邵尔A）硬度计高低温拉力试验机3.原料：FKM、AcM、HNBR、Aflas、EPDM、补强剂、防老剂、硫化剂及其他助剂。

4.配方研究：根据井下地质条件对封隔器密封元件性能的要求，我们对上述橡胶原料进行筛选，确定了以Aflas/HNBR作为主体材料，选择耐高温硫化剂、防老剂、补强剂及其他助剂进行制样试验，并与进口原料试样对比，见表15.封隔器胶筒的结构设计封隔器胶筒的耐温耐压的性能除与其密封胶料本身的性能有关外，还与胶筒的结构有关，为了更进一步提高封隔器胶筒的抗压、抗拉、抗撕裂性能，我们设计出胶筒的多层结构，见图16.生产工艺流程：配料——塑炼混炼——下片——精炼——注压——硫化——启模——修边——检验——入库二、现场应用部分本产品开发研制成功以后，先后在大庆油田、胜利油田、大港油田、华北油田、辽宁阜新石油工具厂等单位反复试用，其性能达到设计要求，满足现场作业需求。

高温高压封隔器性能试验装置研制与应用吕芳蕾;伊伟锴;衣晓光;杨慧;张化强【摘要】With the development of the oil field and other buried deep in tight sandstone reservoir development,reservoir pressure and temperature gradually increased,requiring supporting oil pro-duction downhole tools such as packers must have high temperature,high pressure performance. Current conventional test equipment can only be done at room temp erature downhole tool simulation <br> environment,cannot meet the needs of research and testing and testing tools.To solve the above problems,the test device research conducted HPHT packer,packer developed a set of high tem-perature and pressure test equipment,a good solution to the packer downhole tools such as high-temperature,high-pressure simulation test problems.This provides a reliable basis for the high temperature and pressure test packer deep in oilfield development,and has broad application pros-pects.%随着油田开发向致密砂岩等埋藏较深油藏发展，油层的压力和温度逐渐提高，要求工艺配套的封隔器等井下工具必须具有耐高温、高压的性能。

Y221-80双级密封封隔器研究与应用发布时间：2021-05-06T13:11:31.230Z 来源：《中国科技信息》2021年6月作者：孟宪红刘磊[导读] 随着目前油田持续注水开发的深入, 封隔器的使用也是越来越频繁,但经过长期注水开发的油水井普遍都存在套管腐蚀, 结垢,变形等诸多问题,造成常规Y221-80型封隔器座封不严,严重影响了封隔质量,从而对油田的开发工作带来一定的制约。

河南濮阳中原油田分公司濮东采油厂孟宪红刘磊 457001摘要：随着目前油田持续注水开发的深入, 封隔器的使用也是越来越频繁,但经过长期注水开发的油水井普遍都存在套管腐蚀, 结垢,变形等诸多问题,造成常规Y221-80型封隔器座封不严,严重影响了封隔质量,从而对油田的开发工作带来一定的制约。

文章主要从油田开发中的实际情况出发，利用对现有的Y221-80型封隔器进行改进，同时配以相应的工艺技术，从而改善因井况问题造成的Y221-80型封隔器座封不合格的问题，提高卡封成功率，从而达到油田开发中要求的封堵目的。

关键词：Y221-80型封隔器双级密封卡封一、研究内容1、针对注水压力高、投产时间长，套管存在腐蚀结垢，或是经过多次磨铣、钻塞施工，导致卡封段套管内壁粗糙不平，使用常规Y221-80型封隔器容易出现卡封不合格或4寸套分注井管柱有效期短的问题。

以Y221M-114双级密封封隔器为模版，设计改进了Y221M-80双级密封封隔器，该封隔器采用上、下两个胶筒组，形成双级密封。

当一组胶筒无法实现有效密封时，另一组胶筒仍然能有效密封，使封隔器卡封成功率更高。

试验结果显示耐压等级达到40MPa，达到设计要求，现场试验，一次性成功。

该工艺可用于试油、采油、找水、堵水、压裂、酸化和防砂等卡封工艺措施，它不仅能单独使用，还可与Y341、Y111系列封隔器配合使用形成完整的分层注采工艺体系，满足各类复杂注采工艺措施需要。

Y221-80双级密封封隔器结构示意图一是该工具与常规Y221-80封隔器相比，该工具增加了一组（两个）胶筒，采用了上、下两个胶筒组，形成双级密封。

耐高温密封材料耐高温密封材料是一种能够在高温环境下保持稳定性并有效密封的材料，广泛应用于航空航天、汽车、石油化工等领域。

在高温环境下，传统的密封材料可能会出现老化、变形、失效等问题，而耐高温密封材料能够有效解决这些问题，保证设备和系统的正常运行。

本文将就耐高温密封材料的特点、应用领域和发展趋势进行介绍。

首先，耐高温密封材料具有优异的耐高温性能。

在高温环境下，材料不会发生软化、变形或者熔化，能够保持稳定的物理和化学性能。

这种特点使得耐高温密封材料在航空航天领域得到广泛应用，例如航空发动机的密封件、航天器的热屏蔽材料等。

其次，耐高温密封材料具有良好的耐腐蚀性能。

在化工领域，许多介质具有强腐蚀性，传统的密封材料难以满足要求。

而耐高温密封材料能够在腐蚀性介质中保持稳定的性能，确保设备和管道的密封性能，延长设备的使用寿命。

此外，耐高温密封材料还具有良好的密封性能和机械性能。

在高温高压环境下，材料能够有效地密封，防止介质泄漏。

同时，材料具有较高的强度和硬度，能够承受较大的压力和挤压，保证密封件的可靠性和稳定性。

耐高温密封材料的应用领域非常广泛。

在航空航天领域，耐高温密封材料被广泛应用于发动机、燃气轮机、热屏蔽材料等部件。

在汽车领域，耐高温密封材料被应用于发动机密封件、排气系统、润滑油封等部件。

在石油化工领域，耐高温密封材料被应用于管道、阀门、泵等设备的密封件。

随着高温技术的不断发展，耐高温密封材料也在不断创新和改进。

未来，耐高温密封材料将更加注重环保性能和可持续发展，推出更加环保、高效的新型材料。

同时，随着航空航天、汽车、石油化工等行业的发展，对耐高温密封材料的需求也将不断增加，市场潜力巨大。

总的来说，耐高温密封材料具有优异的耐高温性能、耐腐蚀性能、密封性能和机械性能，广泛应用于航空航天、汽车、石油化工等领域。

随着技术的不断发展，耐高温密封材料将会迎来更加广阔的发展空间，为各行业的发展提供更加可靠的保障。

机械密封技术在高温环境中的应用研究引言：机械密封技术是一项关键的工程技术，广泛应用于各类旋转设备中，包括离心泵、压缩机、搅拌器等。

在高温环境中，机械密封技术的应用尤为关键。

本文将介绍机械密封技术在高温环境中的应用研究，探讨其应对高温环境挑战的方法和效果。

一、高温环境的挑战高温环境对机械密封技术提出了一系列挑战。

首先，高温会导致密封件的热膨胀，使得紧密连接的机械密封失去密封效果。

其次，高温会引起润滑液的挥发和泄漏，导致机械密封的故障。

此外，高温环境还会加剧机械密封件的磨损和腐蚀，降低其寿命和稳定性。

面对这些挑战，研究人员提出了一些解决方案。

二、材料选择与优化在高温环境中，材料的选择对机械密封的性能起到至关重要的作用。

传统的机械密封使用的密封材料通常是石墨、碳纤维等，但在高温下易发生热膨胀、渗漏等问题。

因此，研究人员开始尝试新型的高温材料，如陶瓷等。

同时，对传统材料进行改良，如石墨的氟化改性，可以提高其在高温环境中的耐腐蚀性和磨损性。

此外，优化机械密封的结构设计，如增加润滑油室、冷却系统等，也可以提高其在高温环境中的运行效果。

三、润滑与冷却技术在高温环境中，润滑和冷却是非常重要的方面。

机械密封常使用润滑油或润滑脂来减小摩擦和磨损，但在高温环境下，润滑液容易挥发和泄漏，导致机械密封失去润滑效果。

因此，研究人员提出了一些替代方案，如采用气体或高温液体作为润滑介质，以减小润滑液的挥发。

此外，冷却技术也是解决高温环境挑战的重要手段。

通过增设冷却装置来控制机械密封温度，可以有效降低热膨胀和磨损。

四、密封结构的改进机械密封结构的改进也是应对高温环境挑战的重要措施。

传统的机械密封常常采用单端面密封结构，容易受到高温环境的影响而泄漏。

为了提高密封性能，研究人员开始研发双端面和多环密封结构，以增加机械密封对高温环境的适应性。

此外，采用弹性或金属膜密封技术，可以有效降低高温引起的热膨胀和磨损。

五、实际应用与案例分析机械密封技术在各种高温环境中得到广泛应用。

◄钻井完井►doi:10.11911/syztjs.2023016引用格式：毛军，郭肖，庞伟. 高温高压气密封测试封隔器研发及现场试验[J]. 石油钻探技术，2023, 51（6）：71-76.MAO Jun, GUO Xiao, PANG Wei. Development and application of HTHP gas seal test packer [J]. Petroleum Drilling Techniques ，2023, 51(6)：71-76.高温高压气密封测试封隔器研发及现场试验毛 军， 郭 肖， 庞 伟（中石化石油工程技术研究院有限公司, 北京 102206）摘　要: 国内测试封隔器的机械性能不稳定、作业失败率较高，无法满足超深高温高压油气井的测试工作。

为此，采用水力锚与下卡瓦实现双向锚定，“J ”形槽结构实现机械式可重复座封、可回收等功能，设计旁通孔以便在解封时平衡胶筒上下压差、达到保护胶筒效果，研制了高温高压气密封测试封隔器。

该测试封隔器胶筒设计为三胶筒结构，选用FKM 材料以提高胶筒性能。

采用API 19TT 标准模拟入井、关井、开井、酸压等全过程复杂工序，实现7次压力反转，耐温204 ℃、耐压105 MPa ，试验最大绝对压力140 MPa ，达到V1-TP 气密封等级。

该测试封隔器在1口超深井中进行了现场试验，坐封位置7 300 m ，一次坐封成功率100%。

该封隔器的成功研制，打破了国外地层测试封隔器的技术垄断，有效降低了测试成本，为国内高端工具的研发提供了借鉴。

关键词: 高温高压；测试封隔器；气密试验；双向锚定中图分类号: TE24 文献标志码: A 文章编号: 1001–0890（2023）06–0071–06Development and Application of HTHP Gas Seal Test PackerMAO Jun, GUO Xiao, PANG Wei(Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering Co., Ltd, Beijing, 102206, China )Abstract: Test packers in China have unstable mechanical performance and high failure rate during operation,which thus fail to test ultra-deep, high-temperature, and high-pressure (HTHP) oil and gas wells. Therefore, in this paper, a hydraulic anchor and lower slip were adopted to realize bidirectional anchoring, and a J-shaped slot structure was employed to realize the mechanical repeatable setting, recycling, and other functions. The bypass hole was designed to balance the upper and lower pressure difference of the packer element during unsealing, so as to protect the element. As a result, an HTHP gas seal test packer was developed. The packer was designed with three elements, and FKM materials were optimized to improve the performance of the element. In the experiment, the API 19TT standard was adopted to simulate the whole process of complicated processes such as run-in-hole (RIH), shut-in pressure survey,and flowing pressure and acid fracturing measuring during well opening, so as to realize seven pressure reversals, with an experimental temperature of 204 °C and pressure of 105 MPa, as well as maximum absolute pressure of 140 MPa,reaching V1-TP gas seal grade. The packer was tested in one ultra-deep well. The setting position was 7 300 m, and the one-time setting success rate was 100%. The successful development breaks the monopoly of formation test packer technologies in other countries, reduces test costs, and provides a reference for developing high-end tools in China.Key words: HTHP; test packer; gas seal test; bidirectional anchoring国内超深高温高压油气井主要集中在新疆、四川、南海西部等地[1-2]。

一种耐400℃以上高温电连接器用灌封胶粘剂的研究和应用摘要：通过对电连接器结构及耐高温环境需求分析，设计并介绍了一种耐高温的无机胶粘剂及其灌封工艺，解决了耐400℃高温电连接器灌封用胶粘剂材料及灌封工艺问题。

关键词：耐高温400℃ 灌封胶粘剂电连接器1引言胶粘剂在电连接器行业使用非常广泛，电连接器的绝缘安装板和接触件需要采用胶粘剂固定，所以胶粘剂的选择非常重要。

近年来，连接器的使用环境要求越来越高，向高温高压方向发展，比如火箭发动机附近的电子元器件就需要耐高温，部分电子元件需要在超过350℃的环境下工作。

而现在市面上的电子灌封胶大部分为环氧类、聚氨酯类等有机胶，其耐温普遍不高，部分改性环氧最高也只能达到280℃左右，不能满足需求。

无机类胶耐温普遍比有机类胶高，但是无机类胶结构性能较低（粘接性能等），所以电连接器一般都使用有机类胶（环氧胶）。

本文主要研究特种胶粘剂，通过添加特殊材料提高耐温，并且设计合适的粘度，适用于电连接器的灌封。

2电连接器结构分析及胶粘剂工艺需求研究图1 连接器结构连接器结构如图1所示，由外壳、绝缘安装板和接触件构成，接触件和绝缘安装板通过胶粘剂固定在外壳里面。

为了方便装配，接触件和绝缘安装板安装孔之间会有一定的间隙。

图2 绝缘安装板孔尺寸图3 接触件示意图如图2和图3所示，接触件和绝缘安装板之间的间隙最大为0.08。

而接触件之间密度较高，间隙比较小，约为0.27左右，电连接器的灌封称之为狭小空间的灌封，需要胶粘剂具有一定的流动性，但是粘度又不能太低，太低后胶粘剂会顺着接触件和绝缘安装板之间的缝隙漏到连接器对接端，造成产品不合格。

经过验证，胶粘剂粘度在30000 CPS ～60000CPS（GB/T 13354-1992）之间比较合适。

所以设计的耐高温胶粘剂粘度必须在30000 CPS～60000CPS之间。

3高温胶粘剂设计灌封材料是灌封技术的基础，熟悉灌封材料的性状，选择或设计合理的灌封材料，是产品成功的关键。

高温高压复合密封材料研究及应用本文对高温高压复合密封材料的研究及应用进行实验分析。

首先，针对了本次研究内容进行正交试验法优选设计。

其次，研究分析实验结果。

标签：高温高压；复合密封材料引言：高溫高压复合密封材料是一种十分常见的装封技术，在我国各生产领域上有有所涉及，因此，对高温高压复合密封材料的应用应该有所了解。

本文主要通过正交试验法优选设计实验对高温高压复合密封材料进行研究，再分析实验结果得出最优选设计方案。

一、正交试验法优选设计1.正交试验设计的要求和因素。

现对复合密封材料进行研究，经过分析得知复合密封材料的构成是将聚四氟乙烯树脂作为基体，再由三种填充剂进行填充，其中这三种填充剂分别是纤维类增强填充剂、非金属类润滑填充剂、金属类耐磨导热填充剂。

为了方便研究，现将这三种填充剂进行编号，分别与TS1、TS2和TS3相对应。

正交试验设计中，分别将TS1、TS2和TS3确定为三个因素，并且根据每个因素还要选取出三个不同的水平数值。

要求：不需要考虑每个因素间的交互作用，并且在研究时，选取的水平数值不会影响到整体因素以及实验结果。

2.正交试验设计的评价指标。

进行正交试验时必须要有相对应的评价指标，现将抗拉强度、硬度和弹性模量规定为本次设计的正向评价指标，而将磨损率规定为逆向评价指标。

通过这四项指标的建立，完成整体、全面的综合性评价体系，最终得出整体最优的试验结果。

3.归一化处理设计。

（1）变异系数法求权重。

对变异系数法进行设计，需要对设计指标中包括的所有信息进行计算，将其计算结果作为指标权重值。

利用这种方法可以十分客观的看到赋值权重的直接手段，避免了人为造成的随意性。

同时，可以使用每一项指标对应的变异系数去确定取值误差的偏移程度，以免发生有指标选取不同的纲领而造成的较大的误差出现。

各项指标的变异系数公式为：公式中，将Vi定义为第i项指标的变异系数，（i的取值范围为1到无限大）；σi则是此项的指标标准差；而xi则是此项指标的平均数。

机械密封技术在高温环境下的应用研究随着科技的发展和工业的进步，高温环境下的工业应用也越来越多。

然而，由于高温环境的特殊性，工业设备面临着更为严峻的挑战，其中之一就是如何有效地解决高温环境下的泄漏问题。

机械密封技术的应用研究成为解决这一难题的关键。

首先，让我们来了解一下高温环境对机械密封的影响。

高温环境会导致密封件材料的热膨胀，进而影响密封的效果。

同时，高温还会加剧密封件的老化、软化和变形，从而使得泄漏的可能性增加。

因此，对于高温环境下的机械密封，我们需要寻找一种能够在高温下保持良好密封性能的材料和设计。

一种常见的高温密封材料是石墨。

石墨具有优异的高温稳定性和耐腐蚀性能，适合在高温环境中使用。

然而，石墨密封件的不足之处在于其机械强度较低，容易发生泄漏。

因此，石墨的应用范围有限，需要进一步研究。

近年来，石墨纳米材料的发展为解决高温环境下的机械密封问题提供了新的思路。

石墨纳米材料具有较高的机械强度和良好的密封性能，能够在高温下保持稳定的密封效果。

同时，石墨纳米材料还具有良好的热传导性能，可以帮助散热，减轻密封件的热负荷，提高密封寿命。

因此，石墨纳米材料在高温环境下的机械密封应用研究备受关注。

除了材料的选择，机械密封设计也是解决高温环境下泄漏问题的重要方面。

在高温环境下，密封件容易受到热膨胀的影响而失去密封性能。

因此，设计师需要考虑在机械密封中引入一些补偿机制，减少温度变化对密封性能的影响。

例如，可以采用可调节的弹性元件作为密封件，使其能够自适应地补偿热膨胀引起的变形，从而保持密封的有效性。

此外，密封面的润滑也是解决高温环境下泄漏问题的关键。

在高温环境下，润滑剂容易蒸发和分解，从而导致润滑不足，增加摩擦力，进而增加泄漏的风险。

因此，在高温环境下的机械密封中，需要选择高温润滑剂，并加强润滑剂的供给和循环系统，以保持密封面的良好润滑状态。

综上所述，机械密封技术在高温环境下的应用研究是一项重要的课题。

我们需要寻找适合高温环境的材料，如石墨纳米材料，并设计具有补偿机制的机械密封，以解决高温环境下的泄漏问题。