一種橋塞組合工具部件錐形套的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種橋塞組合工具部件錐形套的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 橋塞組合工具作為開發(fā)頁巖氣，進(jìn)行井下壓裂施工的主要工具之一，是開發(fā)頁巖 氣等資源作業(yè)過程的核屯、技術(shù)。但橋塞組合工具的作業(yè)環(huán)境日趨復(fù)雜，常規(guī)金屬材料和橡 膠材料制作的橋塞已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足苛刻的井下作業(yè)環(huán)境的要求。要開發(fā)新型橋塞組合工 具，滿足井下惡劣工作環(huán)境的需求，首先需要在制造橋塞組合工具部件的材料上有所突破， 選擇耐酸堿、耐高壓、耐腐蝕、耐高溫的功能材料。開發(fā)致密氣和頁巖氣用復(fù)合材料橋塞，不 僅橋塞組合工具輕量化，而且壓裂后的鉆銳速率有很大提高，從傳統(tǒng)金屬橋塞組合工具的 數(shù)小時(shí)，提高到約15min，大大縮短了完井作業(yè)時(shí)間，提高了完井工作效率。
[0003] 其中，橋塞組合工具中的錐形套部件是保護(hù)主要密封件（橡膠膠筒）的關(guān)鍵部件， 提高膠筒的耐壓性能和密封性能。該部件除了要求耐井下的高溫150°c )、高壓、酸堿 腐蝕等工作環(huán)境外，還需要有足夠的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率，W滿足在座封壓裂過程中承 受大幅度形變而不被破壞。因而，錐形套是橋塞組合工具實(shí)現(xiàn)密封保壓功能的關(guān)鍵部件。
[0004] 在現(xiàn)有的國內(nèi)外專利技術(shù)中，國內(nèi)專利化200220128741. 4中，在膠筒的一側(cè)或兩 側(cè)粘接耐高溫的且和膠筒一同硫化成型的塑料護(hù)肩，塑料護(hù)肩為耐高溫的塑料或橡塑共混 高分子材料，該方法需要選擇合適的粘接劑和嚴(yán)格的硫化工藝，滿足膠筒的密封性能；專 利化200620031888. 6中，使用膠筒護(hù)碗，護(hù)碗整體為傘狀結(jié)構(gòu)，在護(hù)碗主體的外側(cè)縱向面 上設(shè)計(jì)有對(duì)稱細(xì)條狀加強(qiáng)勒，膠筒密封后，護(hù)碗主體外側(cè)的細(xì)條狀加強(qiáng)勒可增加護(hù)碗對(duì)膠 筒的保護(hù)強(qiáng)度，有效的防止了膠筒的肩突和流動(dòng)，提高膠筒的密封性能，但帶加強(qiáng)勒護(hù)碗的 加工工藝較為復(fù)雜。國外如美國的哈利伯頓能源服務(wù)公司、史密斯油田服務(wù)公司、BJ服務(wù) 公司、威德福國際公司、貝克休斯國際公司等公司的鉆井、完井作業(yè)工具的開發(fā)技術(shù)已經(jīng) 非常成熟，經(jīng)過幾代的發(fā)展已經(jīng)克服了諸多弊端，形成各自的專利技術(shù)，如US7424909B2、 US208/0132960A1、US5271468、US6220349B1、US5271468C1、US5431412、US7735549B1、 US6318461B1、US7779927B2、US6712153B2、US2008/0173453A1、US7600572B2。目前國外作 為密封部件膠筒護(hù)碗用的材料是酸改性聚四氣乙締（PFA)，添加30%的無機(jī)填料，通過高 溫模壓方法成型，成型過程中產(chǎn)生大量的不可回收廢料。酸改性聚四氣乙締材料市場用量 小，相對(duì)價(jià)格較高，酸改性聚四氣乙締加工溫度高，必須用高溫模壓成型工藝，工藝較復(fù)雜， 加工成本相對(duì)較高。 陽0化]本技術(shù)選擇通用含氣工程樹脂作為基礎(chǔ)樹脂，通過添加玻璃纖維或硫酸儀晶須， 采用注塑成型工藝方法加工錐形套，滿足橋塞組合工具部件錐形套使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種用于生產(chǎn)橋塞組合工具部件錐形套的制備方法，本發(fā)明 的關(guān)鍵在于選擇合適的含氣工程樹脂，特別適用于注塑成型工藝。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于生產(chǎn)橋塞組合工具部件錐形套的制備方 法，包括如下步驟：
[0008] (A)采用基礎(chǔ)樹脂作為原料，進(jìn)行烙融共混，成型；
[0009] 度）將步驟A獲得的成型產(chǎn)品進(jìn)行熱處理，得到最終錐形套部件；
[0010] 其中所述基礎(chǔ)樹脂為含氣工程樹脂的一種或兩種共混，或在含氣工程樹脂中添加 無機(jī)填料共混，所述成型為注塑成型。
[0011] 本發(fā)明所述的橋塞組合工具部件錐形套的制備方法，其中所述含氣工程樹脂優(yōu)選 1，1-二氣乙締、四氣乙締、六氣丙締、四氣乙締基酸、六氣丙締基酸的均聚物或二元、Ξ元共 聚物。
[0012] 上述選擇含氣工程樹脂混合使用的目的是調(diào)控專用料力學(xué)性能和加工性能的平 衡。
[0013] 本發(fā)明所述的橋塞組合工具部件錐形套的制備方法，其中所述含氣工程樹脂的烙 體流動(dòng)指數(shù)范圍優(yōu)選0. 5~60g/10min，更優(yōu)選5~20g/10min。
[0014] 本發(fā)明所述的橋塞組合工具部件錐形套的制備方法，其中所述無機(jī)填料優(yōu)選玻璃 纖維或硫酸儀晶須。
[0015] 本發(fā)明所述的橋塞組合工具部件錐形套的制備方法，其中所述玻璃纖維或硫酸儀 晶須的添加比例與基礎(chǔ)樹脂重量比優(yōu)選0. 05~0. 5:1。
[0016] 本發(fā)明所述的橋塞組合工具部件錐形套的制備方法，其中所述烙融共混的溫度優(yōu) 選280~370°C，所述注塑成型的溫度優(yōu)選320~370°C，所述注塑成型的壓力優(yōu)選50~ 11化ar，所述熱處理溫度優(yōu)選200~250°C。
[0017] 本發(fā)明所述的橋塞組合工具部件錐形套的制備方法，該方法特別適用于注塑成型 方法生產(chǎn)錐形套，可很好的滿足橋塞組合工具在油氣田完井作業(yè)中的應(yīng)用。
[0018] 本發(fā)明所述的橋塞組合工具部件錐形套的高溫力學(xué)性能測(cè)試方法是將高溫力學(xué) 性能測(cè)試萬能試驗(yàn)機(jī)的烘箱溫度設(shè)定為150°C，溫度達(dá)到150°C后恒溫30min。將制備的樣 條安裝于匹配的夾具上，放入烘箱，于150°C下恒溫5min，然后按5mm/min的拉伸速度下測(cè) 試樣條的力學(xué)性能，其它實(shí)驗(yàn)條件參照GB840-2006。
[0019] 樣條的制備方法如下（樣條制作圖紙見圖1):
[0020] (1)將錐形套沿中屯、軸方向，W 30mm寬，切割成片；
[0021] (2)將切割的長方形樣片放置到銳床上，將長邊銳平； 陽02引 做使用直徑為Φ25mm，倒角為5mm的銳化從樣條長邊正中一次加工出啞鈴型結(jié) 構(gòu)的凹槽，要求兩側(cè)倒角對(duì)稱；
[0023] (4)最終樣條表面光滑，無瑕疵，且能保留誘口位置信息等，樣條的中屯、平行區(qū)長 度為15mm。
[0024] 本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于選擇國內(nèi)可穩(wěn)定供應(yīng)的含氣工程樹脂，確定適宜的加工工藝條 件，生產(chǎn)橋塞組合工具部件錐形套，降低生產(chǎn)橋塞組合工具部件錐形套材料成本。
[00巧]本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于用國產(chǎn)含氣工程樹脂，采用注塑成型方法生產(chǎn)錐形套， 生產(chǎn)工藝相對(duì)簡單，降低加工成本。
[00%] 相比之下，利用高溫模壓法生產(chǎn)橋塞組合工具部件錐形套，壓模的設(shè)計(jì)與制造相 對(duì)較為復(fù)雜，初次投資較高，制品尺寸受設(shè)備限制。另外還需要脫模劑、稀釋劑、填料表面處 理劑，填料強(qiáng)度損失較大，比容大，模壓時(shí)裝模困難，并需采用多次預(yù)壓程序合模，勞動(dòng)條件 欠佳。而選擇適宜的含氣工程樹脂，降低生產(chǎn)橋塞組合工具部件錐形套材料成本；采用注塑 成型方法生產(chǎn)錐形套，生產(chǎn)工藝相對(duì)簡單，降低加工成本，滿足橋塞組合工具完井作業(yè)使用 要求。
【附圖說明】
[0027] 圖1為樣條制作圖紙。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的具體說明，但本發(fā)明不受下述實(shí)施例的 限制。任何不超出本發(fā)明的構(gòu)思和范疇的改動(dòng)，都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。 陽0巧]含氣工括樹胎的種類:
[0030] 在本發(fā)明中，對(duì)含氣工程樹脂的種類并無特別限定，例如可W列舉：1，1-二氣乙 締、四氣乙締、六氣丙締、四氣乙締基酸、六氣丙締基酸的均聚物或二元、Ξ元共聚物。
[0031] 含氣工括樹胎的恪體流動(dòng)指撒：
[0032] 在本發(fā)明中，對(duì)含氣工程樹脂的烙體流動(dòng)指數(shù)并無特別限定，通常選取0.5~ 60g/10min，優(yōu)選5~20g/10min。如果含氣工程樹脂的烙體流動(dòng)指數(shù)小于0. 5g/10min時(shí)，則 存在制件產(chǎn)生應(yīng)力缺陷的可能。而如果含氣工程樹脂的烙體流動(dòng)指數(shù)大于60g/10min時(shí)， 則存在制件烙垂形變的可能。 陽的引 無化填料的種類:
[0034] 在本發(fā)明中，對(duì)無機(jī)填料的種類并無特別限定，例如可W選取玻璃纖維或硫酸儀 晶須。 陽的引 玻處纖維或硫酸儀晶須的加入量:
[0036] 在本發(fā)明中，對(duì)玻璃纖維或硫酸儀晶須的加入量并無特別限定，通常選取玻璃纖 維或硫酸儀晶須的加入量與基礎(chǔ)樹脂的重量比為0. 05~0. 5:1。如果玻璃纖維或硫酸儀晶 須的加入量與基礎(chǔ)樹脂的重量比小于0.05:1時(shí)，則存在模量過低的可能。而如果玻璃纖維 或硫酸儀晶須的加入量與基礎(chǔ)樹脂的重量比大于0.5:1時(shí)，則存在拉伸強(qiáng)度過低的可能。 陽的7] 恪關(guān)共混的溫麼條件:
[0038] 在本發(fā)明中，對(duì)烙融共混的溫度條件并無特別限定，通常為280~370°C。如果烙 融共混的溫度小于280°C時(shí)，則存在塑化不均的可能。而如果烙融共混的溫度大于370°C 時(shí)，則存在部分降解的可能。 陽的9] 注塑成巧的溫麼條件:
[0040] 在本發(fā)明中，對(duì)注塑成型的溫度條件并無特別限定，通常為320~370°C。如果注 塑成型的溫度小于32(TC時(shí)，則存在塑化不均導(dǎo)致制件應(yīng)力缺陷的可能。而如果注塑成型的 溫度大于370°C時(shí)，則存在部分降解使力學(xué)性能降低的可能。
[0041] 注塑成巧的床力條件:
[0042] 在本發(fā)明中，對(duì)注塑成型的壓力條件并無特別限定，通常為50~11化ar。如果注 塑成型的壓力小于50bar時(shí)，則存在型腔充料不滿或存在氣泡導(dǎo)致制件缺陷的可能。而如 果注塑成型的壓力大于11化ar時(shí)，則存在制品粘附模內(nèi)的可能。
[0043] 熱化理的溫麼條件:
[0044] 在本發(fā)明中，對(duì)熱處理的溫度條件并無特別限定，通常為200~250°C。如果熱處 理的溫度小于200°C時(shí)，則存在產(chǎn)生烙