中国石油重大科技专项“油田用化工新材料产品开发”课题二取得重大进展

7月1日,从宝鸡石油机械有限责任公司(简称宝石机械)传来喜讯,由石油化工研究院兰州化工研究中心承担的中国石油重大科技专项“油田用化工新材料产品开发”课题二“油田用密封新材料的开发及应用”研发的钻井泵关键密封件(HNBR材质阀胶皮),在宝石机械通过了厂内台架试验(极限条件:52MPa×4H),达到了产品出厂试验要求。计划在7月份进一步开展耐久性(极限寿命)试验,这也是油田现场应用实验前的最后一项测试。

2021年10月13日,中国石油重大科技专项“油田用化工新材料产品开发”通过专家论证审查会,项目正式启动。据了解,该项目研发周期3年,下设4个课题,其中课题二“油田用密封新材料的开发及应用”,计划开发7个高品质橡胶密封件,其中3个材质钻井泵关键密封件要完成现场应用实验,2个规格的环形防喷器球芯和1个套管头BT密封圈要完成工况模拟实验,1个螺杆泵定子橡胶要完成厂内验证实验。

阀胶皮是钻井泵液力端关键密封件之一,亦属于易损件,是高温、高压、碱性腐蚀介质环境的动密封。目前高品质阀胶皮主要依靠进口,而国产阀胶皮普遍存在可靠性不高,使用寿命短等问题,不仅泄露风险高,而且钻井成本居高不下。

为了尽快突破钻井泵关键密封件的技术瓶颈,解决中国石油钻井泵面临的卡点问题,“油田用密封新材料的开发及应用”项目组围绕橡胶材料复杂结构、橡胶材料复杂性能、橡胶制品复杂失效性和服役行为“一条线”开展了技术攻关,经过数百次的实验,获取了数千批数据,定型了HNBR材质钻井泵阀胶皮的配方和工艺。为了加快制品研发进程,项目组根据宝石机械提供的阀胶皮结构设计图,自主设计了制品模具,在实验室开展了钻井泵阀胶皮成型工艺研究并成功进行了制品试制。

6月15日,项目组课题负责人胡海华和高级工程师吴宇带着自主开发制备的钻井泵阀胶皮赴宝鸡石油机械厂开展应用实验。宝石机械在确认产品外观和性能满足技术要求的基础上,讨论制定了实验方案。阀胶皮和阀体组装后,配套在宝鸡石油机械的F-1600HL钻井泵上进行52MPa×4h极限条件试验,结果显示6个阀胶皮均没有任何损坏,且压缩永久变形小于宝石现用产品。宝石机械认定,自主研发的钻井泵阀胶皮完全满足产品出厂的各项技术指标。

该阀胶皮采用中国石油自主开发的密封件配方和工艺,在宝石机械提供的阀胶皮结构设计图的支持下,兰州化工研究中心自主设计完成了制品的模具制做,并在实验室实现了产品的自主制备,标志着中国石油掌握了高品质HNBR材质阀胶皮开发和制备的成套工艺技术,为项目后续任务的完成开了一个好头。

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