[发明专利]一种钻井用碳素硅胶自封芯子

说明书

一种钻井用碳素硅胶自封芯子。一种碳素硅胶自封芯子，其包括芯子主体，芯子主体包括上端的帽部和密封部，芯子主体中部为过孔，所述的芯子主体主要由以质量百分数为12‑18%碳素、40‑50%硅胶、14‑20%石墨纳米和20‑25%丁腈橡胶组份构成；所述的密封部内壁为高低交错的曲线状，密封部内壁的凸起部上均设有密封槽，其中，最低端和最高端的密封槽宽度大于中间密封槽的宽度，密封槽内部设有密封环，相邻的密封环之间间隔设置，间隔的距离为相邻密封槽宽度之和的4倍以上；密封部外壁在密封槽对应的位置设置变形补偿槽，变形补偿槽内壁为弧形曲线。本发明对温度的适应可以从零下几十度到零上几十度，不受气温季节限制，使用寿命大大提高。

技术领域

本发明属于石油钻井技术领域，尤其提供一种钻井用碳素硅胶自封芯子。

背景技术

在钻井或修井的过程中，需要将自封芯子安装到井口，来防止在修井的作业中井喷事故的发生。

从自封芯子选材来说，其大致分为两个过程，在零几年前自封芯子一般用普通橡胶制成，但普通橡胶制成芯子一般耐磨性、强度、耐磨性、抗老化性都较低，芯子的使用寿命比较短；后来经过材料科学的发展科技工作者发明了聚氨酯自封芯子，其各种性能都大大的提高了，如公开号为CN101481452A、公开日为2009.07.15的中国发明专利公开的钻井用聚氨酯自封胶芯，其相对普通的橡胶芯子，其耐酸性强、耐高水温、耐油、耐磨等特性。但上述聚氨酯制芯子在气候温度方面受限制，一般夏季施工作业，零上到三四十度都可以正常作业施工，但到秋冬季节温度到零度以下施工作业芯子就开始出现裂缝，尤其在冬天的北半球，如中国东北地区使用出现的裂缝更是频繁发生，温度越低的地方表现的越为明显。裂缝造成芯子不能自封，造成喷油喷水，需要经常更换芯子，其不但误工误时，还污染环境，成本也较高，修一口井需要3-5只此类自封芯子。

从结构来说，虽然通过科技工作的努力，通过改变材质选择聚氨酯来制自封芯子，其性能大大的提高，但从某种程度来说其强度在使用过程中还是达不到要求，因此，技术人员通过改变其结构来实现，如图1，公告号为CN202157778U、公开日为2012.03.07的中国实用新型专利公开的聚氨酯简易自封芯子和公告号为CN201225117Y、公开日为2009.04.22的中国实用新型专利公开的聚氨酯钢筋网简易自封芯子均是通过在芯子本体内设置加强筋或/和加强盘来增强其强度，但其加工起来非常不便。

另外，不论是普通橡胶芯子还是聚氨酯芯子为了增强密封性能，均通过在芯子本体内壁设置多道密封环或密封凸台来实现光杆上下运动的滑动密封，如公告号为CN204782907U、公告日为2015.11.18的中国实用新型专利公开的多级密封旋转放喷胶芯和公告号为CN203022677U、公开日为2013.06.26的中国实用新型专利公开的封井器自封芯子，其均采用多级密封，大大的提高了密封效果。但其均橡胶制成，采用自身内壁的凸台或密封环来夹紧光杆密封，由于胶芯强度相对较低，在工作过程中磨损非常大，长期使用造成磨偏，从而造成无法密封，发生事故。另外，前者为了增强密封需要增加凸台的高度，来增加夹紧力和密封性，但增加高度后强度会进一步降低，所以在过程中凸台的高度选择成为难题。对于后者，通过相邻的密封环之间间距较小，形成密封油容纳空间也较小相对润滑性能较差。这些问题都急需改进。

发明内容

本发明解决上述技术问题，提供一种钻井用碳素硅胶自封芯子，其在保持良好的耐磨、耐酸、耐油、抗老化的基础上，对温度的适应可以从零下几十度到零上几十度，不受气温季节限制，使用寿命大大提高。

本发明解决技术问题采用的技术方案：