一种油井封隔器.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010285018.2

申请日:

2010.09.13

公开号:

CN101963051A

公开日:

2011.02.02

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):E21B 33/127申请公布日:20110202|||实质审查的生效IPC(主分类):E21B 33/127申请日:20100913|||公开

IPC分类号:

E21B33/127; C08F220/06; C08F220/56; C08F218/08

主分类号:

E21B33/127

申请人:

张宏亮

发明人:

张宏亮

地址:

253024 山东省德州市经济开发区双福大道北首

优先权:

2010.02.08 CN 201029160011.0

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

一种油井封隔器,解决在高温下油井封隔器的遇水膨胀橡胶效果差的问题,油井封隔器结构中包括中空管芯、中空管芯的两端包裹有套管扣,中空管芯的外部包裹有挡环,中空管芯与挡环的中间部分填充有膨胀层,所述的膨胀套材料组分的重量百分比是:丙烯酸为20-40%;丙烯酸钠为20-45%;丙烯酰胺为10-40%;耐高温改性单体与交联剂的和为10-30%;溶剂与分散剂的和为0.1-10%,将以上成分混合加入反应器中,搅拌升温后加入引发剂发生共聚反应,再过滤、甲醇洗涤干燥得吸水树脂粉体,然后将橡胶和吸水树脂粉体再开炼机上共混,加硫化配合剂得到耐温遇水膨胀橡胶。

权利要求书

1: 一种油井封隔器, 结构中包括中空管芯 (1)、 中空管芯 (1) 的两端包裹有套管扣 (4), 中空管芯 (1) 的外部包裹有挡环 (2), 中空管芯 (1) 与挡环 (2) 的中间部分填充有膨胀层 (3), 其特征在于 : 所述的膨胀套 (3) 材料组分的重量百分比是 : 丙烯酸 20-40% ; 丙烯酸钠 20-45% ; 丙烯酰胺 10-40% ; 耐高温改性单体与交联剂的和 10-30% ; 溶剂与分散剂的和 0.1-10%, 将以上成分混合加入反应器中, 搅拌升温后加入引发剂发生共聚反应, 再过滤、 甲醇洗 涤干燥得吸水树脂粉体, 然后将橡胶和吸水树脂粉体再开炼机上共混, 加硫化配合剂得到 耐温水膨胀橡胶。
2: 根据权利要求 1 所述的一种油井封隔器, 其特征在于 : 所述的耐高温改性单体是乙 酸乙烯酯、 或甲基丙烯酸丁酯、 或丙烯酸辛酯。
3: 根据权利要求 1 所述的一种油井封隔器, 其特征在于 : 所述的交联剂是 N, N’ - 甲基 双丙烯酰胺、 或二乙二醇双丙烯酸酯、 或天然亲水性高分子化合物或其衍生物。
4: 根据权利要求 3 所述的一种油井封隔器, 其特征在于 : 所述的天然亲水性高分子化 合物或其衍生物是羧甲基纤维素、 或羟乙基纤维素、 或甲基纤维素、 或羟丙基纤维素。
5: 根据权利要求 1 所述的一种油井封隔器, 其特征在于 : 所述的分散剂是司班 -60、 或 司班 -80、 或吐温 -60、 或吐温 -80。
6: 根据权利要求 1 所述的一种油井封隔器, 其特征在于 : 所述的橡胶是硅橡胶、 或乙丙 橡胶、 或天然橡胶、 或氯丁橡胶。
7: 根据权利要求 1 所述的一种油井封隔器, 其特征在于 : 所述的引发剂是过硫酸钾或 过硫酸铵。
8: 根据权利要求 1 所述的一种油井封隔器, 其特征在于 : 挡环 (2) 是焊接在管芯 (1) 的 外壁上。
9: 根据权利要求 8 所述的一种油井封隔器, 其特征在于 : 挡环 (2) 的个数为 2 个。

说明书


一种油井封隔器

    【技术领域】
     本发明涉及一种油田井下设备, 特别涉及一种油井封隔器中膨胀套的材料组分。背景技术 遇水膨胀橡胶是一种新型的功能材料, 它是在传统弹性基体上引入亲水性功能团 或亲水性组分制成的。当与水接触时, 水分子通过扩散及表面吸附作用进入到遇水膨胀橡 胶内, 进而与橡胶中的亲水性基团形成极强的亲和力。 由于亲水性物质不断吸收水分, 致使 橡胶发生形变, 当抗性变力和渗透压差达到平衡时, 遇水膨胀橡胶保持相对稳定, 达到弹性 及以水止水的效果。
     目前采用的油井封堵技术专用工具封隔器有机械式、 水力式、 水力机械式、 自封式 等多种形式, 结构比较复杂。为了简化油井封隔器的结构。近几年研究者们致力于研究新 形势的油井封隔器。例如, CN1452686A 中公开了一种利用橡胶材料制成的可膨胀元件, 以 及包覆在该可膨胀元件外面的外部保护套和加固件等来进行密封的油井封隔器, 采用用橡 胶不当会造成封隔器存在膨胀倍率不够大。 利用膨胀橡胶制造油井封隔器的技术关键在于 提高橡胶的吸油膨胀速度和膨胀倍率, 以及满足井下苛刻工作环境的要求。
     现有油井封隔器所使用的遇水膨胀橡胶只有在较低的温度下才具有很 好的吸 水性能, 当温度大于 30℃时, 遇水膨胀橡胶的吸水率随着温度的上升而降低, 当温度接近 70℃时, 几乎不吸水膨胀, 因而大大降低了遇水膨胀橡胶在高温情况下几乎不膨胀, 无法保 证在高温情况下的吸水效果。因此对油井封隔器中的膨胀套的使用与制作尤为关键。
     发明内容
     本发明为了解决在高温下油井封隔器的遇水膨胀橡胶效果差的问题, 设计了一种 油井封隔器中膨胀套的材料组分, 通过本组分制备的膨胀套, 不仅在 70℃时还能保证良好 的膨胀性能, 而且通过合理的组分配比, 在高温的水环境下还能保证膨胀套的硬度与强度, 提高了使用寿命。
     本发明为实现发明目的采用的技术方案是, 一种油井封隔器, 结构中包括中空管 芯、 中空管芯的两端包裹有套管扣, 中空管芯的外部包裹有挡环, 中空管芯与挡环的中间部 分填充有膨胀层, 所述的膨胀套材料组分的重量百分比是 :
     丙烯酸 20-40% ;
     丙烯酸钠 20-45% ;
     丙烯酰胺 10-40% ;
     耐高温改性单体与交联剂的和 10-30% ;
     溶剂与分散剂的和 0.1-10%,
     将以上成分混合加入反应器中, 搅拌升温后加入引发剂发生共聚反应, 再过滤、 甲 醇洗涤干燥得吸水树脂粉体, 然后将橡胶和吸水树脂粉体再开炼机上共混, 加硫化配合剂 得到耐温遇水膨胀橡胶。本发明通过上述各个组分的合理配比, 能够保证在 70℃左右温度膨胀 套的膨胀 效果, 通过膨胀提高了油井封隔器的吸水效率, 增强了油井封隔器的止水效果 ; 另外, 在高 温的水环境下还能保证膨胀套的硬度与强度, 提高了使用寿命。 附图说明
     图 1 本发明的结构示意图。
     图中, 1 为管芯, 2 为挡环, 3 胀套, 4 为套管口。 具体实施方式
     一种油井封隔器, 结构中包括中空管芯 1、 中空管芯 1 的两端包裹有套管扣 4, 中空 管芯 1 的外部包裹有挡环 2, 中空管芯 1 与挡环 2 的中间部分填充有膨胀层 3, 所述的膨胀 套 3 材料组分的重量百分比是 :
     丙烯酸 20-40% ;
     丙烯酸钠 20-45% ;
     丙烯酰胺 10-40% ; 耐高温改性单体与交联剂的和 10-30% ;
     溶剂与分散剂的和 0.1-10%,
     将以上成分混合加入反应器中, 搅拌升温后加入引发剂发生共聚反应, 再过滤、 甲 醇洗涤干燥得吸水树脂粉体, 然后将橡胶和吸水树脂粉体再开炼机上共混, 加硫化配合剂 得到耐温水膨胀橡胶。
     在具体制作过程中 :
     上述的耐高温改性单体是乙酸乙烯酯、 或甲基丙烯酸丁酯、 或丙烯酸辛酯。
     上述的交联剂是 N, N′ - 甲基双丙烯酰胺、 或二乙二醇双丙烯酸酯、 或 天然亲水 性高分子化合物或其衍生物。
     上述的天然亲水性高分子化合物或其衍生物是羧甲基纤维素、 或羟乙基纤维素、 或甲基纤维素、 或羟丙基纤维素。
     上述的分散剂是司班 -60、 或司班 -80、 或吐温 -60、 或吐温 -80。
     上述的橡胶是硅橡胶、 或乙丙橡胶、 或天然橡胶、 或氯丁橡胶。
     上述的引发剂是过硫酸钾或过硫酸铵。
     挡环 2 是焊接在管芯 1 的外壁上。
     挡环 2 的个数为 2 个。
     用本发明设计出的膨胀套, 其材料属于耐高温遇水膨胀橡胶, 这种耐高温橡胶的 优点是 : 耐高温吸水树脂的半径粒径小于 5um, 膨胀倍率是可控制的。进入油井后能够迅速 膨胀, 从而在短时间内迅速封闭油井。
    

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资源描述

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1、10申请公布号CN101963051A43申请公布日20110202CN101963051ACN101963051A21申请号201010285018222申请日20100913201029160011020100208CNE21B33/127200601C08F220/06200601C08F220/56200601C08F218/0820060171申请人张宏亮地址253024山东省德州市经济开发区双福大道北首72发明人张宏亮54发明名称一种油井封隔器57摘要一种油井封隔器,解决在高温下油井封隔器的遇水膨胀橡胶效果差的问题,油井封隔器结构中包括中空管芯、中空管芯的两端包裹有套管扣,中空管芯。

2、的外部包裹有挡环,中空管芯与挡环的中间部分填充有膨胀层,所述的膨胀套材料组分的重量百分比是丙烯酸为2040;丙烯酸钠为2045;丙烯酰胺为1040;耐高温改性单体与交联剂的和为1030;溶剂与分散剂的和为0110,将以上成分混合加入反应器中,搅拌升温后加入引发剂发生共聚反应,再过滤、甲醇洗涤干燥得吸水树脂粉体,然后将橡胶和吸水树脂粉体再开炼机上共混,加硫化配合剂得到耐温遇水膨胀橡胶。66本国优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书2页附图1页CN101963052A1/1页21一种油井封隔器,结构中包括中空管芯1、中空管芯1的两端包裹有套管扣。

3、4,中空管芯1的外部包裹有挡环2,中空管芯1与挡环2的中间部分填充有膨胀层3,其特征在于所述的膨胀套3材料组分的重量百分比是丙烯酸2040;丙烯酸钠2045;丙烯酰胺1040;耐高温改性单体与交联剂的和1030;溶剂与分散剂的和0110,将以上成分混合加入反应器中,搅拌升温后加入引发剂发生共聚反应,再过滤、甲醇洗涤干燥得吸水树脂粉体,然后将橡胶和吸水树脂粉体再开炼机上共混,加硫化配合剂得到耐温水膨胀橡胶。2根据权利要求1所述的一种油井封隔器,其特征在于所述的耐高温改性单体是乙酸乙烯酯、或甲基丙烯酸丁酯、或丙烯酸辛酯。3根据权利要求1所述的一种油井封隔器,其特征在于所述的交联剂是N,N甲基双丙烯。

4、酰胺、或二乙二醇双丙烯酸酯、或天然亲水性高分子化合物或其衍生物。4根据权利要求3所述的一种油井封隔器,其特征在于所述的天然亲水性高分子化合物或其衍生物是羧甲基纤维素、或羟乙基纤维素、或甲基纤维素、或羟丙基纤维素。5根据权利要求1所述的一种油井封隔器,其特征在于所述的分散剂是司班60、或司班80、或吐温60、或吐温80。6根据权利要求1所述的一种油井封隔器,其特征在于所述的橡胶是硅橡胶、或乙丙橡胶、或天然橡胶、或氯丁橡胶。7根据权利要求1所述的一种油井封隔器,其特征在于所述的引发剂是过硫酸钾或过硫酸铵。8根据权利要求1所述的一种油井封隔器,其特征在于挡环2是焊接在管芯1的外壁上。9根据权利要求8。

5、所述的一种油井封隔器,其特征在于挡环2的个数为2个。权利要求书CN101963051ACN101963052A1/2页3一种油井封隔器技术领域0001本发明涉及一种油田井下设备,特别涉及一种油井封隔器中膨胀套的材料组分。背景技术0002遇水膨胀橡胶是一种新型的功能材料,它是在传统弹性基体上引入亲水性功能团或亲水性组分制成的。当与水接触时,水分子通过扩散及表面吸附作用进入到遇水膨胀橡胶内,进而与橡胶中的亲水性基团形成极强的亲和力。由于亲水性物质不断吸收水分,致使橡胶发生形变,当抗性变力和渗透压差达到平衡时,遇水膨胀橡胶保持相对稳定,达到弹性及以水止水的效果。0003目前采用的油井封堵技术专用工具。

6、封隔器有机械式、水力式、水力机械式、自封式等多种形式,结构比较复杂。为了简化油井封隔器的结构。近几年研究者们致力于研究新形势的油井封隔器。例如,CN1452686A中公开了一种利用橡胶材料制成的可膨胀元件,以及包覆在该可膨胀元件外面的外部保护套和加固件等来进行密封的油井封隔器,采用用橡胶不当会造成封隔器存在膨胀倍率不够大。利用膨胀橡胶制造油井封隔器的技术关键在于提高橡胶的吸油膨胀速度和膨胀倍率,以及满足井下苛刻工作环境的要求。0004现有油井封隔器所使用的遇水膨胀橡胶只有在较低的温度下才具有很好的吸水性能,当温度大于30时,遇水膨胀橡胶的吸水率随着温度的上升而降低,当温度接近70时,几乎不吸水。

7、膨胀,因而大大降低了遇水膨胀橡胶在高温情况下几乎不膨胀,无法保证在高温情况下的吸水效果。因此对油井封隔器中的膨胀套的使用与制作尤为关键。发明内容0005本发明为了解决在高温下油井封隔器的遇水膨胀橡胶效果差的问题,设计了一种油井封隔器中膨胀套的材料组分,通过本组分制备的膨胀套,不仅在70时还能保证良好的膨胀性能,而且通过合理的组分配比,在高温的水环境下还能保证膨胀套的硬度与强度,提高了使用寿命。0006本发明为实现发明目的采用的技术方案是,一种油井封隔器,结构中包括中空管芯、中空管芯的两端包裹有套管扣,中空管芯的外部包裹有挡环,中空管芯与挡环的中间部分填充有膨胀层,所述的膨胀套材料组分的重量百分。

8、比是0007丙烯酸2040;0008丙烯酸钠2045;0009丙烯酰胺1040;0010耐高温改性单体与交联剂的和1030;0011溶剂与分散剂的和0110,0012将以上成分混合加入反应器中,搅拌升温后加入引发剂发生共聚反应,再过滤、甲醇洗涤干燥得吸水树脂粉体,然后将橡胶和吸水树脂粉体再开炼机上共混,加硫化配合剂得到耐温遇水膨胀橡胶。说明书CN101963051ACN101963052A2/2页40013本发明通过上述各个组分的合理配比,能够保证在70左右温度膨胀套的膨胀效果,通过膨胀提高了油井封隔器的吸水效率,增强了油井封隔器的止水效果;另外,在高温的水环境下还能保证膨胀套的硬度与强度,提。

9、高了使用寿命。附图说明0014图1本发明的结构示意图。0015图中,1为管芯,2为挡环,3胀套,4为套管口。具体实施方式0016一种油井封隔器,结构中包括中空管芯1、中空管芯1的两端包裹有套管扣4,中空管芯1的外部包裹有挡环2,中空管芯1与挡环2的中间部分填充有膨胀层3,所述的膨胀套3材料组分的重量百分比是0017丙烯酸2040;0018丙烯酸钠2045;0019丙烯酰胺1040;0020耐高温改性单体与交联剂的和1030;0021溶剂与分散剂的和0110,0022将以上成分混合加入反应器中,搅拌升温后加入引发剂发生共聚反应,再过滤、甲醇洗涤干燥得吸水树脂粉体,然后将橡胶和吸水树脂粉体再开炼机。

10、上共混,加硫化配合剂得到耐温水膨胀橡胶。0023在具体制作过程中0024上述的耐高温改性单体是乙酸乙烯酯、或甲基丙烯酸丁酯、或丙烯酸辛酯。0025上述的交联剂是N,N甲基双丙烯酰胺、或二乙二醇双丙烯酸酯、或天然亲水性高分子化合物或其衍生物。0026上述的天然亲水性高分子化合物或其衍生物是羧甲基纤维素、或羟乙基纤维素、或甲基纤维素、或羟丙基纤维素。0027上述的分散剂是司班60、或司班80、或吐温60、或吐温80。0028上述的橡胶是硅橡胶、或乙丙橡胶、或天然橡胶、或氯丁橡胶。0029上述的引发剂是过硫酸钾或过硫酸铵。0030挡环2是焊接在管芯1的外壁上。0031挡环2的个数为2个。0032用本发明设计出的膨胀套,其材料属于耐高温遇水膨胀橡胶,这种耐高温橡胶的优点是耐高温吸水树脂的半径粒径小于5UM,膨胀倍率是可控制的。进入油井后能够迅速膨胀,从而在短时间内迅速封闭油井。说明书CN101963051ACN101963052A1/1页5图1说明书附图CN101963051A。

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