压缩式封隔器胶筒失效因素分析及措施_陈健
跨隔测试封隔器胶筒及胶筒骨架失效原因分析
收稿日期:２０１９ － ０７ － １３
基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１６７４１９９)
作者简介:万志国(１９８８—) ꎬ男ꎬ讲师ꎬ博士ꎬ主要研究方向为机械系统动力学、机械设计与制造ꎬｗａｎｚｈｉｇｕｏ１６８＠ １６３. ｃｏｍ.
通讯作者:窦益华ꎬｙｈｄｏｕ＠ ｖｉｐ. ｓｉｎａ. ｃｏｍ.
１２０
２０１９ 年 ９ 月 机械设计与制造工程 Ｓｅｐ. ２０１９
第 ４８ 卷 第 ９ 期 Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏｌ. ４８ Ｎｏ. ９
跨隔测试封隔器工作过程中胶筒所承受的作
一种试油工艺 [２] ꎮ 但由于跨隔测试技术难度大、
用力主要来自于两个方面:一是坐封力ꎬ二是坐封
管柱受力状况复杂等原因ꎬ在测试过程中ꎬ井下封
压差所产生的压力ꎮ 因此ꎬ跨隔测试封隔器胶筒所
隔器失封、胶筒及胶筒骨架落井现象时有发生ꎮ 针
承受的轴向压力 Ｆ ｚ 可表示为:
对跨隔测试经常失败的情况ꎬ许多学者对跨隔测试
技术进行了分析与改进ꎮ 张以明等 [３] 利用 ＬＹＮＥＳ
Ｆ ｚ ＝ ΔｐＡ ｈｋ ＋ Ｆ ｚｆ
(１)
裸眼膨胀跨隔测试工具代替常规压缩式封隔器坐
式中: Δｐ 为测试压差ꎻＡ ｈｋ 为管柱与井壁之间的环
闯等 [４] 提出了在大斜度井中不停产( 停注) 进行跨
为井筒直径ꎻｄ ｊ 为胶筒内径ꎻＥ 为胶筒材料的弹性
模量ꎻμ 为胶筒材料的泊松比ꎮ
将式(２) 代入式(３) 可推导出 Δｒ 为:
２μＦ ｚ
( Ｄｔ － Ｄｊ ) ( Ｄｊ ＋ ｄｊ )
Δｒ ＝
－
(４)
πＥ( Ｄ ｔ ＋ ｄ ｊ )
往复压缩机填料密封失效分析及措施
油膜 ，有 效减 少 密封 环 的摩擦 ，同时还 可 以带走 一定 的摩 擦 热 。 因此 ，我们 对 压 缩 机 填 料 小 室 进 行 加装 注油 器 的改 进 。
从 填料 压 盖 到 倒 数第 二 个 填 料 小 室 ，各 个填 料 小室 加工 西８的轴 向注 油 孔 ，至 倒 数 第 二 组 小 室 径 向通 人活 塞杆 ，润滑油 从 填料压 盖 注入 后 ，经倒 数第 二 组 小室 进入 ，在 填料 与 活塞杆 之 间形 成油 膜 ，有效 减 少 密封 环 的摩擦 。
增 加一 副 弹力环 ，使 活塞 环 能够 与气 缸座 紧 密贴 合 ， 参考文献 ：
减少 它 们之 间 的 间 隙 ，增 加 排气 量 。 由于 使 用 了弹 ［１］ 任 晓善．化工机械维修手册 （中卷 ）［Ｍ］．北京 ：化学工业 出版
力 环 ，减 少 活塞 环与 活塞 环槽 双方 的卡死 次数 ，经 过
社 ，２００４：４２１—４５６．
改造 后 ，活 塞 杆 的 温 度 由 之 前 ８６％ 降 至 现 在 的
７５℃
［２］ 付 平 ，常德功．密封设计 手册 ［１Ｍ］．北 京 ：化 学工业 出版 社 ，
２００９ ：５５ — ７０．
Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ ２５７０６１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｈａｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｐａｃｋｉｎｇ ｓｅａｌｓ ｆａｉｌｕｒｅ ｉｎ ｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇ ｃｏｍ ｐｒｅｓｓｏｒ．Ｔｈｅ ｓｅａｌ ｐｒ ｉｎｃｉｐｌｅ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｂｏｕｔ ｓｅａｌｉｎｇ ｐａｃｋｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ａｒｅ ｆ０ｕｎｄ ｏｕｔ ｔｈｒｏｕｇｈ ｆａｉｌｕｒｅ ａｎａ ｌｙｓｉｓ．Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ．ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅａｌ ｐａｃｋｉｎｇ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｎｏｒｍ ａ ｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ａ ｙｅａｒ．Ｉｔ ｈａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｒｅｄ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｅｎｓｕｒｅｄ ｔｈｅ ｓｍｏｏｔｈ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｄｅｖｉｃｅ． Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：ｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ；ｐａｃｋｉｎｇ ｓｅａ ｌ ；ｏｉｌ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ
连续管压裂封隔器失效原因及处理措施研究
氮在光合作用中的作用光合作用是植物能够利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气的过程。
在光合作用中，氮起着重要的作用。
本文将从氮在光合作用中的三个方面进行阐述：氮的吸收与转运、氮在叶绿体中的作用以及氮对光合作用速率的影响。
氮是植物生长发育所必需的营养元素之一，其吸收与转运对植物的生长至关重要。
氮通常以硝酸盐（NO3-）和铵盐（NH4+）的形式存在于土壤中。
植物通过根系吸收土壤中的氮源，其中硝酸盐主要通过根系的被动吸收，而铵盐则通过根系主动吸收。
吸收后，植物通过根系和茎叶中的导管系统将氮源转运到叶绿体等光合组织中。
这一过程中，植物需要消耗大量的能量，因此光合作用对氮的供应十分关键。
氮在叶绿体中发挥着重要的作用。
叶绿体是光合作用的关键场所，其中的叶绿素能够吸收光能，并将其转化为化学能。
氮是叶绿素的主要组成元素之一，其在叶绿体中的存在对光合作用至关重要。
叶绿体中的叶绿素分子能够吸收光能，并将其传递给光合色素反应中心，从而触发光合作用的进行。
此外，氮还参与叶绿体中其他重要的光合作用酶的合成，如光合细胞色素复合物和碳酸酶等。
可以说，没有氮的参与，叶绿体无法正常进行光合作用。
氮对光合作用速率有着明显的影响。
光合作用速率是植物进行光合作用的能力的度量，也是植物生长发育的重要指标之一。
氮是构成植物蛋白质的重要成分，而蛋白质是光合作用所需的酶和色素的主要组成部分。
因此，植物缺乏氮会导致蛋白质的合成受到限制，从而影响光合作用速率的提高。
此外，氮还参与植物中的其他重要代谢过程，如氮素的利用和氮素的固定等。
这些代谢过程的正常进行对光合作用速率的调节也有重要的影响。
氮在光合作用中具有重要的作用。
它参与了光合作用的吸收与转运、叶绿体中的作用以及对光合作用速率的调节。
植物需要充足的氮源供应才能保证光合作用的正常进行，从而实现生长发育和产量的提高。
因此，科学合理地施肥和合理管理土壤中的氮素含量对农作物的生长发育具有重要意义。
全液压坑道钻机卡盘胶筒工作失效机理分析
全液压坑道钻机卡盘胶筒工作失效机理分析邵俊杰常江华张建明刘桂芹（煤炭科学研究总院西安研究院西安 710077）摘要：全液压坑道钻机是煤矿井下防治瓦斯灾害的主要设备，液压卡盘是其重要工作部件，而其中的胶筒则是最易损坏的零件。
通过分析胶筒的工作原理和工作过程，模拟了胶筒的局部大应变现象，发现其失效原理是卡瓦与端压环之间存在间隙，胶筒受到挤压发生啃噬；提出了相应的改进措施，即增加尼龙垫圈隔离胶筒和间隙的直接接触。
该分析对于提高卡盘的工作可靠性具有重要的意义。
关键词：卡盘胶筒失效非线性分析钻机The Analysis of faliure mechanism of chunk rubber in hydraulic tunnel drilling rigs Shao Jun-jie Chang Jiang-hua Zhang Jian-ming Liu Gui-qin(Xi’an branch of China Coal Research Institute, Xi’an, 710077) Abstract:Hydraulic tunnel dirlling rig is the main device to prevent underground gas disaster in coal mine. The chunk rubber is the most easily damaged part in drilling rigs. Firstly, the local large strains of chunk rubber apperaed in woking process is simulated with Abaqus. The faliure mechanism of chunk rubber is that the rubber is crused in the gap between compression ring and slips. The improved scheme, to add a nylon gasket between compression ring and slips, is subsequently presented. The simulation is helpful to improve the reliability of chunk.Keywords: Chuck rubber; Faliure, Non-linear analysis, drilling rigs1. 引言我国是以煤为主的能源消费国家，几乎95%的煤炭资源来自于井工开采。
天然气压缩式高压排气管失效问题分析及预防处置措施
天然气压缩式高压排气管失效问题分析及预防处置措施摘要：天然气集输是采气厂生产运行中的一项关键流程，而天然气压缩机是天然气集输工艺中必不可少的重要环节，这其中的压缩机排气钢管的安全运行更是直接影响天然气集输系统的输配能力。
本文以某采气厂一起天然气压缩机排气钢管爆炸事故为例，采用宏观分析、尺寸检测及扫描电镜(SEM)等方法，研究了天然气压缩机高压排气钢管爆炸失效的原因，提出了防止发生类似爆炸事故的安全对策措施。
结果表明：天然气压缩机高压排气钢管破裂主要跟其恶劣的服役条件、在制管弯管过程中引起的粗糙加工纹路以及工作过程中疲劳裂纹的起始和扩展有关。
因此，从制造、维护等方面对压缩机排气钢管提出了安全性建议与整改措施。
关键词：天然气压缩机；失效分析；疲劳裂纹；预防处置措施0前言压缩机排气钢管一般为不锈钢或者碳钢无缝钢管，由于该部件要输送高温、高压的天然气，所以需要有高的强度和塑韧性。
但是由于加工、材质等种种原因带来的缺陷，造成排气钢管寿命较短，甚至提前失效。
在发生过的爆炸案例中，主要的原因有钢管材质、弯管加工工艺以及硫化物自燃引起的天然气爆炸等几个方面。
压缩机排气钢管爆炸事故直接影响集输系统的输配能力，引起停产，另外爆炸产生的碎片、冲击等都有可能引起人员伤亡等事故，是极不安全的因素。
因此，本文以某采气厂发生的一起天然气压缩机排气钢管爆炸事故为例，以研究排气钢管破裂失效机理，从制造、维护等方面对压缩机排气钢管提出安全性建议与整改措施。
该排气钢管材质为1Crl8Ni9Ti，规格为φ25×4mm，在操作压力为20---25MPa、温度100～120。
C工作时，在远没有达到设计寿命时，突然在第一处弯管段处发生爆炸，现场设备破坏严重。
1排气钢管失效宏观分析压缩机排气钢管失效的宏观形貌如下图1所示，从图中可以看到，爆口位于钢管弯头部位，在弯曲段拉伸变形处开裂，爆口长度125mm，最宽处60mm，爆口两端宽度分别为24mm和21mm，爆管后测其直径为φ28.5mm。
封隔器失效判断和治理
井下封隔器现场判断失效标准及治理措施摘要:井下封隔器在使用过程中经常发生失效,注入水注不到目的层,起不到封隔作用,在现场无相应的判断失效标准及治理措施。
为了能及时发现井下封隔器失效,及时治理,减少无效水注入,我们针对下封井根层不同封隔器的类型,通过现场判断失效标准及治理措施来延长井下封隔器的有效期,提高下封隔器井注水效果。
关键词:封隔器;注水井;井筒;判断标准;治理措施;二次座封;注水有效1 前言措施不断投入,层间不断转移,油水井对应关系不断变化,同一口井不同层位压力差不同,使注入水推进方向不同,不得不下封隔器封堵各注水层选择对应层注水。
但井下封隔器经一段时间注水,由于压力和注水量的波动,停开井等使井下封隔器失效,起不到封隔作用,注入水注不到目的层。
通过“下封井封隔器失效后现场判断标准及治理措施”的实施,消除因压力、水量、停开井等因素造成井下封隔器失效后无法判断和治理,改变以往封隔器失效后必需上作业的观念,通过现场判断和治理封隔器重新起到封隔作用,确保注水正常,达到分层配注的要求。
2 下封井失封后现场判断标准2.1 从注水量上判断:下封隔器井注水时在同等压力下注水量增加,一封一和一封二井可能封隔器漏失或封隔器以上管漏、有水咀的可能是水咀剌大或脱;下入两封以上的注水井可能有一级封隔器出现漏失或失效。
2.2 从注水压力上判断:2.2.1 一封一注水井:注入压力下降、套压上升说明封隔器漏失或失效。
2.2.2 一封二注水井:注入压力下降、套压不变可能封漏失或失效。
2.2.3 二封二注水井:注入压力下降、套压上升说明封隔器漏失或失效;注入压力下降、套压不变、同等压力下水量增加说明第二级封隔器漏失或失效;注入压力不变,套压上升、同等压力下水量不变或减少,说明第一级封隔器漏失或失效。
2.2.4 二封三注水井:注入压力下降、套压不变、水量增加有一级封隔器可能封隔器漏失或失效;注入压力不变、套压升高或降低、说明第一级封隔器漏失或失效;套压不变、注入压力升高或降低,说明第二级封隔器可能漏失或失效。
超高压压缩机填料密封失效分析及改进
超高压压缩机填料密封失效分析及改进摘要：填料密封又称压盖填料密封，是为了防止气缸活塞杆与气缸间的气体泄漏。
填料密封由于其结构简单、成本低、维护方便等优点，在流体密封领域得到了广泛的应用。
超高压压缩机作为化工企业的核心设备，填料密封是影响其运行的重要部件，其工作可靠性决定了压缩机的运行周期。
然而，高压填料密封工作在周期性交变载荷作用下，由于气体作用、机械运动冲击、摩擦等，经常发生疲劳损坏及失效，致使密封的使用寿命大幅度缩短，甚至引起停车等生产事故。
关键词：超高压压缩机；填料；密封；失效因素；改进措施目前，超高压压缩机是化工企业广泛使用的机械设备，但在设备的正常运行中，经常会发生填料密封失效的情况。
因此，在一定程度上增加了设备维护的成本和工作量。
基于此,本文阐述了某厂超高压压缩机气缸柱塞填料密封的结构和原理，论述了密封填料函结构及填料受力等问题，并探讨了影响压缩机气缸填料密封失效的原因及其相应的改进措施。
一、填料密封的失效形式失效在填料密封各组成部分都有可能发生，但表现形式各不相同。
1、填料函的磨损及损坏。
主要是密封面表面出现麻点、小坑、凹痕等。
损坏的进一步表现是出现过度磨损，甚至出现裂纹。
2、填料环的磨损及破坏。
填料环磨损，即出现严重的毛边、偏磨等现象。
填料环表面变色，即出现大量的麻点、麻坑等现象，严重时填料环还会出现裂纹甚至断裂。
填料的过度腐蚀也是一种主要的失效形式。
3、柱塞的损伤。
柱塞的损伤有：柱塞表面出现粘结、裂纹，外形出现偏磨等尺寸及形位公差变化。
另外，柱塞挂铜，也就是柱塞表面与填料接触部位出现填料中铜锡等元素与柱塞融合的现象，例如在柱塞表面形成一层铜衣，这会极大地降低柱塞的使用寿命。
二、密封结构与原理某厂高压装置超高压压缩机(K103)是该装置的核心关键设备,其作用是经两段压缩向反应器提供工作压力220～260MPa的超高压乙烯。
为保证压力气体的有效密封,气缸柱塞的密封采用了有多单元密封元件组成的复合密封形式,对柱塞和气缸夹套采用强制循环油冷却。
超高压压缩机填料密封失效分析及改进措施
超高压压缩机填料密封失效分析及改进措施概述：茂名石化公司化工分部1＃高压聚乙烯装置C－4202二次压缩机是1＃高压装置的核心关键设备，是由意大利新比隆公司（NUOVO PIGNONE）设计制造。
机组型号：8PK/2，设计压力269Mpa，属于超高压压缩机。
机组由四个一段缸和四个二段缸组成，共八个气缸。
分两段压缩，采用对置式结构。
主要参数表1：表1 机组主要参数参数设计值介质乙烯排气量 kg/n 57659电机功率 KW 10200转速 r/min 214一段入口温度℃ 40.6一段出口温度℃ 99二段入口温度℃ 38.9二段出口温度℃ 78一段吸气压力 MPa 24.24一段排气压力 MPa 120二段吸气压力 MPa 110二段排气压力 MPa 250该机组1996年8月投产，投产初期，二级气缸填料盘经常出现环向开裂，导致填料密封失效，后经专家系统和全面的分析研究并在实际中实践,填料盘开裂现象得到扼制.但由于填料盘磨损快,密封失效也经常发生,据统计2000到2004年因机组密封失效停车抢修次数就达到50次,平均每年达10次之多,给装置安、稳、长、满、优生产带来很大的影响。
1机组气缸的基本结构和填料密封结构及密封原理1.1机组气缸的基本结构如图－1所示(以二段为例)，由气缸座、气缸外套、气缸、填料函、气缸头、组合阀、气阀压盖等到组成.填料盘与气缸，气缸与吸排气组合阀之间的密封全部采用金属与金属直接接触密封，其密封面为平面，表面采用特殊研磨处理，确保密封可靠，其压紧力由六条螺栓经液压拉伸紧固。
图1 机组气缸的基本结构1.2 密封结构如图2所示，从低压侧到高压侧中由0－8号盘共9个填料盘组成，其中8号盘内装节流环，7号盘内装导向环，6号—1号盘内装为三瓣直口密封环和三瓣斜口密封环。
节流环、导向环、三瓣直口密封环、三瓣斜口密封环，均为耐热、耐压、耐磨的铜合金制成。
1—6号盘中低压则为三瓣斜口填料环，高压侧为三瓣直口填料环。
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封隔器是油田分层开采工艺必不可少 的井下工具,其关键元件是具有弹性和密 封能力的胶筒,它已被广泛地应用于完井、 注 水 、压 裂 、酸 化 、防 砂 、机 械 采 油 、汽 举 等 采 油 工 艺 技 术 中 。压 缩 式 胶 筒 是 轴 向 载 荷 作用下,产生轴向压缩和径向膨胀来填满 油管和套管之间的环型空间,胶筒与套管 壁之间产生接触压力,从而起到了隔绝井 液 和 压 力 的 作 用 、封 隔 产 层 以 及 防 止 层 间 流 体 和 压 力 相 互 干 扰 等 作 用 。封 隔 器 对 密 封件的密封在工作中一旦失效有可能造成 检 泵 周 期 缩 短 , 注 气 质 量 下 降 , 找 水 、堵 水 无法完成,还易引发压裂工具无法正常工 作等,笔者通过模拟试验和实际现场的试 验对封隔器密封件失效因素进行了分析,
Ａｂｓｔｒａｃｔ:compressed parking was the key component in packers and has a decisive role in the working of packers.The seal failure of compressed parking produced great harm to the economic and security of the normal production.This paper analysised the failure factors of compressed parking on the simulation and field test of compressed parking.It can effectively improve the sealing performance of compressed parking when the structure of compressed parking was the best and the construction craft level was improved. Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ:seals;Remaking sealing;Failure factors
原因分析:油田进入开采中后期,由于 地 下 的 复 杂 结 构 、地 下 的 腐 蚀 环 境 以 及 材 料的抗腐蚀能力等不定因素的影响,常会 使 一 些 油 水 井 发 生 套 管 损 坏 的 现 象 。当 起 下封隔器经过套管的破损部位时,有可能 发 生 封 隔 器 胶 筒 与 套 损 部 位 刮 、碰 , 由 于 橡胶密封件的硬度较低造成了橡胶密封 件的整体脱落或部分脱落。 ２ ． ３ 减压破坏导致密封失效
图 １ 压缩式胶筒模拟试验装置 ８０ 科技资讯 Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ ＆ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ Ｉ Ｎ Ｆ Ｏ Ｒ Ｍ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ
工 业 技 术
图 ２ 肩部横裂纹
图 ３ 肩部缺肉
图 ４ 约束变形 图 ５ 胶筒试验前后的对比 图 ６ 交联橡胶的微观溶胀过程
科技资讯 ２０１０ ＮＯ．３１
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
1.3.1 原 因 分 析 封隔器密封件都在井下作业,且完全 浸在石油中,溶剂分子进入橡胶密封件交 联 网 络 ,使 其 溶 胀 ,体 系 网 链 密 度 降 低 ,平 均 末 端 距 增 加 ,进 而 模 量 下 降 ,见 图 6。 交联橡胶密封件的溶胀过程包括两个 部分:一方面溶剂力图渗入橡胶密封件内部 使其体积溶胀；另一方面由于橡胶密封件体 积膨胀导致网状分子链向三度空间伸展,使 分子网受到应力产生弹性收缩,力图使分子 网 收 缩 。当 这 两 种 相 反 倾 向 相 互 抵 消 时,达 到 了 溶 胀 平 衡 ,封 隔 器 密 封 件 弹 性 模 量 下 降 ,压 缩 应 力 不 变 ,使 密 封 性 能 下 降 。 １ ． ４ 温度对密封失效影响 温度对密封性能的影响试验结果见表1。 由表1得出,温度的升高加速了胶桶密 封失效的速度。 原因一:应力松弛。 胶筒在轴向压缩力作用下,胶筒的工 作面完全和套管壁相接触,轴向压缩量达 到 了 最 大 值 。在 外 力 作 用 下 , 高 分 子 链 段 不得不顺着外力方向被迫舒展,因而产生 内 部 应 力 , 与 外 力 相 抗 衡 。但 是 , 通 过 链 段 热 运 动 调 整 分 子 构 象 ,以 至 缠 结 点 散 开 , 分子链产生相对滑移,逐渐恢复其蜷曲的 原 状 ,内 应 力 逐 渐 消 除 ,与 之 相 平 衡 的 外 力当然也逐渐衰减,以维持恒定的形变交 联聚合物整个分子不能产生质心位移的 运 动 ,故 应 力 只 能 松 弛 到 平 衡 值 ,导 致 封 隔器密封胶筒弹性模量下降,从而导致密 封失效。 原因二:热氧老化引起的密封失效。 油田用的封隔器密封件最为普及的就 是耐油性能优异的丁腈橡胶密封件,丁腈 橡胶热氧老化过程见图7。 丁腈橡胶分子链上的α氢在一定温度 下与氧发生反应生成不稳定的中间体,分 解 成 带 羰 基 和 带 羟 基 的 两 个 链 段 。丁 腈 橡 胶在热氧老化过程中随着结构的变化性能 也发生相应的变化,拉伸强度和伸长强度 都随着热氧老化的进程而下降,导致封隔 器密封件密封失效。
试 验 井 况 :锦 2-15-025井 况 :稀 油 井, 油 层 压 力 较 低 ,含 底 水 ,施 工 措 施 为 Y441114可捞桥塞堵底水。
施工过程中密封失败,作业停止,取出封 隔器发现密封件已破损,另一胶筒已脱落。后 经 作 业 队 探 伤 套 管 ,井 深 780m～ 785m处 套 管 出现损坏,见图9。
工 业 技 术
力 不 稳 定 、注 气 等 原 因 造 成 小 振 幅 所 引 起 的震动而不断地剪切,在剪切过程中,粘结 点 逐 渐 被 氧 化 ,会 产 生 磨 屑 。这 种 现 象 贯 穿 整 个 过 程 ,氧 化 磨 脱 离 本 体 ,粘 着 点 被 破 坏,同时这些磨削还起着磨料的作用,使接 触 表 面 产 生 磨 损 。当 磨 损 区 不 断 扩 大 时,最 后引起接触面的完全破坏。 ２ ． ２ 套损硬性破坏
(3)经 下 压 管 打 下 压 使 B腔 压 力 达 到 试 验 压 力 ,保 压 48小 时 ,泄 下 压 。(录 取 参 数 : 温 度 、压 力 、补 压 次 数 )。
(4)解 封 起 出 试 验 工 具 ,测 量 压 缩 距 ,观 测密封件受损程度。
(5)综合试验数据,分析胶筒失效原因。 １ ． ２ 胶筒肩部产生裂纹和破损导致密封失 效
济性、安全性危害极大。经压缩式封隔器胶筒模拟试验和现场试验,分析出压缩式封隔器胶筒失效的因素,通过优化压缩式封隔器胶筒
的结构和提高施工工艺水平,可以有效的改善压缩式封隔器胶筒的密封性能。
关键词:封隔器 密封件密封 失效因素
中 图 分 类 号 :TE93
文献标识码:A
文 章 编 号 :1672-3791(2010)11(a)-0080-04
采油工业中应用的橡胶产品通常处于 极高的压力之下,在这种高压下,低分子量 的 碳 氢 化 合 物 及 二 氧 化 碳 、硫 化 氢 等 其 他 气体在橡胶中的溶解度远远高于常压下。 当操作条件发生变化时,压力突然下降,溶 解的气体将胶件内部逃逸出来,橡胶件爆 破,导致密封失效。
３ 提高压缩式封隔器胶筒性能的措施
（下转 ８ ４ 页）
科技资讯 ２０１０ ＮＯ．３１ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
采集卡将放大后的电信号采集累加,并传
送给计算机,计算机软件对采集到的数据
按照解调原理进行解调,最后得到温度及 其空间分布。
１ ． ２ 系统的定标
通过大量的试验发现,在0℃～120℃之
间
,温
度
T
与
Va (T ) Va (T0 )
VR VR
(T ) (T0 )
的
线
性
非
常
好
,
所以在系统定标的过程中,我们根据不同
温度下所测得的
Va (T ) Va (T0 )
VR (T ) VR (T0 )
值及其对应
的标准温度计的读数值,就可以拟合出实
际系统的温度定标曲线,其方程式可表示
为：
T
=
T0
+
A
胶 筒 肩 部 产 生 裂 纹 和 缺 肉 见 图 2、图3。 1.2.1 产 生 原 因 应力集中。 胶筒在轴向压缩力作用下,当轴向载 荷 大 于 50kN,胶 筒 的 工 作 面 完 全 和 套 管 壁 相接触轴向压缩量达到了最大值,约束变 形 如 图 4,在 肩 部 形 成 了 应 力 集 中 ,导 致 胶 筒损坏导致密封失效。 １ ． ３ 试验胶筒产生溶胀变形导致密封失效 胶筒产生溶胀变形见图5。
８１
科技资讯 ２０１０ ＮＯ．３１ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ 表 １ 温度对密封性能影响
图 ７ 丁腈橡胶热氧老化过程
图 ８ 受磨损的橡胶密封件 图 ９ 套损硬性破坏
图 １ ０ 压缩自封结构 ８２ 科技资讯 Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ ＆ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ Ｉ Ｎ Ｆ Ｏ Ｒ Ｍ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ
２ 实际工矿下导致压缩式胶桶密封失效 原因分析
２ ． １ 微动磨损 试 验 井 况 :锦 2-13-2109井 况 、稀 油 井 ,
油 层 压 力 较 低 ,射 孔 段 含 有 水 层 。施 工 措 施 为 堵 水 - 负 压 采 油 工 艺 。使 用 井 下 工 具 为 Y341-114和 Y441-114型 封 隔 器 ,作 业 40小 时密封件失效。来自Va (T Va (T0
) )
VR (T ) VR (T0 )
+
B
取出密封件洗净如图8所示,密封件肩 部 存 在 微 裂 纹 、另 一 胶 筒 肩 部 小 块 胶 料 脱 落。
原因分析:橡胶密封件和套管内壁相 互接触的表面之间有一定的压力使表面凸 峰 粘 着,在 粘 着 处 因 为 抽 油 泵 工 作 、地 层 压