7月18-20日，2024新疆国际石油石化技术装备展览会（cippe新疆石油展）将在新疆国际会展中心举办。
 

中智（辽宁）科技有限公司将携明星产品亮相展会，展位号：E5308，欢迎业界同仁莅临展位沟通洽谈。
 

企业及产品简介

 

压裂用凡尔胶皮产品使用寿命影响因素简析

深井石油和页岩气开采领域，水力压裂技术已成为提升油气产量的核心技术。在这一过程中，压裂撬作为核心装备，承担着至关重要的角色。为确保其加压过程中的稳定运行，高质量的密封产品不可或缺。凡尔胶皮，作为一种关键的缓冲和密封元件，其性能的可靠性直接关系到整个压裂作业的成功与否。
 

在压裂作业中，通常需要多台压裂泵车协同工作，持续时间从数小时到数天不等。这意味着凡尔胶皮在长时间、高强度的工作状态下必须保持完美性能。一旦凡尔胶皮出现任何失效，都可能导致整个压裂作业的失败，进而造成巨大的经济损失。考虑到压裂介质通常具有酸碱腐蚀性、高含砂比、高压及大排量等特点，对凡尔胶皮的性能提出了极高的要求。
 

聚氨酯弹性体，凭借其卓越的力学性能、耐磨性和承压能力，在密封领域得到了广泛应用。特别是在油气压裂领域，聚氨酯弹性体成为了制造凡尔胶皮的理想选择。其出色的性能能够确保凡尔胶皮在极端的工作条件下仍然保持稳定和可靠，从而保障压裂作业的顺利进行。
 

在凡尔胶皮的生产过程中，材料和成型工艺是影响其使用寿命的关键因素。其中，材料的选择对于凡尔胶皮的工况适应性和应用效果起着决定性的作用。为了确保凡尔胶皮的性能达到最佳，我们需要关注其物理机械性能、曲挠性能、耐磨性能以及耐苛刻腐蚀介质的性能等技术指标。
 

1、室温和高温力学性能对比

表1 室温和高温力学性能对比
 

 

采用独特的合成工艺，相比于市售材料，中智材料在室温下的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度具有显著的优势；在80℃下的定伸强度、拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度更为显著。中智PU相比于市售PU在室温和高温下均具有显著的性能优势。
 

2、曲挠性能

当压裂泵工作时，凡尔胶皮在使用过程中主要起密封和缓冲作用，曲挠测试能部分反映聚氨酯弹性体材料的耐疲劳性能，进而影响使用寿命。
 

表2 曲挠性能

 

在凡尔胶皮使用过程中，石英砂或/和陶粒冲刷产品表面，同时在部分位置形成堆积，在高频冲击作用下，石英砂和陶粒会对凡尔胶皮产品形成刚性切割，进而形成割口。当形成割口后，凡尔胶皮产品在高频受压的情况下会加剧产品工作面破坏，甚至断裂。中智材料在抗割口产生和割口产生后出现失效的性能更好，产品使用的稳定性和寿命更好。
 

3、磨耗

在凡尔胶皮使用过程中，大流量的含沙介质不断地冲刷工作面，导致工作面快速磨损、破坏。
 

表3 基于不同异氰酸酯的TPU材料的阿克隆磨耗
 

 

中智材料在耐磨性上远胜于市售材料，在应对复杂苛刻工况时具有更好的抗磨损性能，能更好地保持产品结构的完整性，提升产品的使用寿命和稳定性。
 

4、酸性介质浓度对材料性能的影响

将中智和市售聚氨酯弹性体材料置于质量分数25%的85℃硫酸溶液中浸泡，测试不同浸泡时间下的耐酸老化性能，结果如表4所示。
 

 

随着硫酸老化时间的延长，市售聚氨酯弹性体材料先出现溶胀后形成质量损失，材料的拉伸强度迅速衰减；中智聚氨酯弹性体材料在测试周期内拉伸强度先增加后逐渐减小，同测试周期内相较于市售聚氨酯弹性体材料具有更好的耐酸腐蚀性能，在应对高酸含量工况下具有更突出的应用优势。
 

5、应用效果对比

 

同等工况下，中智产品使用相同段数后具有更光洁的工作面，无粘砂嵌砂现象，产品工作面结构完成。
 

 

中智凡尔胶皮产品于重庆永川页岩气压裂使用8段后，产品工作面光滑，无粘砂嵌砂情况产生；在使用12段后，产品唇口受阀体阀座寿命或刚性异物影响造成结构缺失，工作面状态较好。
 

中智（辽宁）科技有限公司凭借其完备的聚氨酯弹性体材料研发、合成和制品生产线，以及从原材料、合成工艺和制造工艺等多角度优化产品参数的能力，成功实现了产品承压能力和使用稳定性的提升。这种综合实力和创新能力，使得公司在聚氨酯弹性体材料领域应用处于行业前列，并为公司的持续发展和市场竞争提供了有力保障。