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Petroleum 2022年第3期8卷 403-413页

作者： Changshuai Shi Xiaofeng Wan Xiaohua Zhu Kailin Chen Department of Mechatronic Engineering Southwest Petroleum UniversityChengdu610500PR China

Shale gas production has become the main driver of global gas production growth.Deep shale gas is difficult to extract,which puts forward higher requirements for drilling speed increase.The downhole power drilling tools are mainly screw drilling tools.Conventional screw drill tool stator bushing has poor heat dissipation,which is prone to thermal hysteresis failure,shortening drilling tool life,and is not suitable for high temperature and high pressure environment of deep shale gas wells.Equal wall thickness screw drilling tools and hydrogenated nitrile rubber have better high temperature resistance.Therefore,based on the thermal aging experiment and constitutive model of the rubber changes the displacement of the inner cavity of the stator bushing and the difference between the front and the back is up to 21.6%.The increase of the interference and eccentricity between rotor and motor leads to the increase of the maximum von Mises stress of the stator bushing and the thermal hysteresis temperature.The influence of the interference is greater than the influence of the eccentricity so that the interference should be given priority in the design.This paper provides a theoretical reference for the design and optimization of equal wall thickness bushing of positive displacement motor.

关键词： PDM HNBR Constitutive model Thermal hysteresis Numerical simulation

Corrosion damage behaviors of rubber O-rings under simulated acid fracturing conditions

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Petroleum 2023年第2期9卷 248-254页

作者： Dezhi Zeng Yang Zhong Dayong Cao Peng Zhao Tuanhui Fu Yadong Qi State Key Laboratory of Oil&Gas Reservoir Geology and Exploitation Southwest Petroleum UniversityChengduSichuan610500China Southern Sichuan Aerospace Energy Technology Ltd. LuzhouSichuan646000China Tianjin Branch CNPC LoggingTianjin300280China Research Institute of Bohai Petroleum Tianjin Branch of CNOOC LimitedTianjin300459China

To explore the damage behavior of O-ring in acid environment,a high-temperature and high-pressure(HTHP)autoclave was used to simulate the service environment of O-ring,and then 168h corrosion test of hydrogenated nitrile butadiene rubber(HNBR)and fluororubber(FM)O-rings were carried out.The corrosion damage behaviors of two kinds of rubber O-rings in the acidizing fluid were studied through determining their tensile strength,elongation at break,hardness,permanent compressive deformation,tensile fracture morphology and sealing property.The results showed that the crosssectional area and the compression permanent deformation increased,the tensile strength and hardness decreased when the HNBR and FM O-rings under the free state were subjected to acid corrosion.The elongation at break of HNBR decreased,and that of FM rubber increased greatly.Similar with free state,the HNBR and FM O-rings under sealed state also presented the same variation trend.The decrease in the reliability of the O-rings under the sealed state was less significant than that in the free state.In the test,tensile fractures were mostly brittle fractures,HNBR and FM O-rings had obvious corrosion damages such as deformation and swelling.The results could provide a technical basis for the selection of sealing materials,tool optimization design,and construction work in oil and gas fields.

关键词： Acid fracturing condition HNBR FM O-ring Damage behavior

过氧化物硫化HNBR胶料的力学性能和动态性能

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橡胶参考资料 2024年第2期54卷 5-12,31页

作者：杜大琳(编译) 西北橡胶塑料研究设计院有限公司陕西咸阳712023

氢化丁腈橡胶(HNBR)是一种特种弹性体,应用于有苛刻要求的汽车、工业、石油和天然气行业。HNBR除了具有高力学强度外,还兼有非常好的耐热性、耐油性和耐磨性,以及优良的动态性能和压缩永久变形性能。HNBR硫化胶的典型力学性能包括从Shor... 详细信息

氢化丁腈橡胶(HNBR)是一种特种弹性体,应用于有苛刻要求的汽车、工业、石油和天然气行业。HNBR除了具有高力学强度外,还兼有非常好的耐热性、耐油性和耐磨性,以及优良的动态性能和压缩永久变形性能。HNBR硫化胶的典型力学性能包括从Shore A硬度50到Shore D 70;拉伸强度15~45MPa拉断伸长率50%~500%;100%定伸应力3~20MPa;150℃×70h压缩永久变形约为20%。

关键词：压缩永久变形过氧化物硫化定伸应力特种弹性体耐油性硫化胶 HNBR 拉断伸长率

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HNBR弹性体的低温性能研究

橡塑智造与节能环保 2023年第11期 17-25页

目前有许多方法可以预测弹性体的低温性能,如通过差示扫描量热法(DSC)、动态力学分析法(DMA)以及批量温度回缩、Gehman扭转和压缩永久变形测试得出的玻璃化转变温度(Tg)。氢化丁腈橡胶(HNBR)是一种特种弹性体,主要应用于交通、工业、石... 详细信息

目前有许多方法可以预测弹性体的低温性能,如通过差示扫描量热法(DSC)、动态力学分析法(DMA)以及批量温度回缩、Gehman扭转和压缩永久变形测试得出的玻璃化转变温度(Tg)。氢化丁腈橡胶(HNBR)是一种特种弹性体,主要应用于交通、工业、石油和天然气市场。它具有非常好的耐热性、耐油性和耐磨性,此外还具有很高的机械强度以及非常好的动态和压缩永久变形特性。

关键词：压缩永久变形特种弹性体耐油性低温性能机械强度 HNBR 动态力学分析法石油和天然气

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低丙烯腈含量氢化丁腈橡胶的性能研究

特种橡胶制品 2022年第5期43卷 19-22页

作者：马妍南京科技职业学院南京210048

探讨了3种低丙烯腈含量氢化丁腈橡胶的硫化特性、力学性能、耐冷却液性能和耐低温性能。结果表明,3种混炼胶的硫化速度和交联密度由高到低依次为:Therban LT 2057、Therban LT 2568、Therban LT 1707;Therban LT 2057硫化胶具有最优的... 详细信息

探讨了3种低丙烯腈含量氢化丁腈橡胶的硫化特性、力学性能、耐冷却液性能和耐低温性能。结果表明,3种混炼胶的硫化速度和交联密度由高到低依次为:Therban LT 2057、Therban LT 2568、Therban LT 1707;Therban LT 2057硫化胶具有最优的拉伸性能及耐压缩永久变形性能;Therban LT 2568硫化胶耐老化性能最好;Therban LT 1707硫化胶耐冷却液性能最好;Therban LT 2057和Therban LT 2568硫化胶具有更低的脆性温度;Therban LT 1707硫化胶具有最低的玻璃化转变温度,保持原始弹性所需的温度最低,耐低温性能最优。

关键词： HNBR 力学性能耐冷却液性能低温脆性玻璃化转变温度 TR测试

高温环境下HNBR基体电池密封材料的开发与耐油性能研究

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电池工业 2024年

作者：王晶良湖南韶山钰盛科技有限责任公司

油浸式冷却系统在储能系统中应用日益广泛，其对密封材料提出了耐油耐温耐老化等要求。本文研究了由不同含量炭黑N220补强的氢化丁腈橡胶（HNBR）的高温耐油性能，选择了100 ℃、125 ℃以及150 ℃三个不同的高温环境以及10#和15#两种不... 详细信息

油浸式冷却系统在储能系统中应用日益广泛，其对密封材料提出了耐油耐温耐老化等要求。本文研究了由不同含量炭黑N220补强的氢化丁腈橡胶（HNBR）的高温耐油性能，选择了100 ℃、125 ℃以及150 ℃三个不同的高温环境以及10#和15#两种不同液压油进行了溶胀实验，计算了不同温度与介质下HNBR的质量变化率与传输系数。研究发现，等温度条件下，随着炭黑N220填充量的增加，HNBR的膨胀程度逐渐增大，但油工质的扩散系数与渗透系数逐渐减小；随着温度的升高，HNBR的膨胀程度以及液压油的扩散系数与渗透系数都逐渐增大；相较于15#液压油，HNBR在10#液压油环境中质量变化以及膨胀程度更小。

关键词： HNBR 炭黑N220 液压油传输系数耐油性能

炭黑/蒙脱土并用对HNBR复合材料性能的影响

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材料科学与工艺 2011年第2期19卷 100-107页

作者：刘丽张如良刘辉张天成黄玉东哈尔滨工业大学化工学院哈尔滨150001 大庆油田力神泵业有限公司黑龙江大庆163000

为提高HNBR/OMMT纳米复合材料的性能,在分析螺杆泵定子橡胶实际破坏形式的基础上,结合各种检测手段研究炭黑的最佳加入份数以及炭黑/蒙脱土材料并用的效果.结果表明:炭黑N330用量对材料的硫化时间影响较小,但能显著提高门尼粘度和邵氏硬... 详细信息

为提高HNBR/OMMT纳米复合材料的性能,在分析螺杆泵定子橡胶实际破坏形式的基础上,结合各种检测手段研究炭黑的最佳加入份数以及炭黑/蒙脱土材料并用的效果.结果表明:炭黑N330用量对材料的硫化时间影响较小,但能显著提高门尼粘度和邵氏硬度;对HNBR/OMMT复合材料的机械性能、阿克隆磨耗性能及耐原油介质老化等性能进行测试发现,N330加入份数为40 phr时配方综合性能最优;交联密度测试表明,蒙脱土的加入会影响过氧化物的交联作用,应适当增加过氧化物和助交联剂的用量.

关键词：炭黑 OMMT HNBR 复合材料

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牙轮钻头耐高温扁平橡胶密封性能研究与应用

石油机械 2020年第8期48卷 37-42页

作者：李光乔况雨春钟文建魏琦曾昭安中石化西北油田分公司石油工程技术研究院新疆乌鲁木齐市830011 西南石油大学机电工程学院成都凯天电子股份有限公司郫都成航分公司

牙轮轴承常用金属密封不仅对振动敏感、密封力不足,而且制造成本高,占用空间大,密封件受力和变形不均匀。为此,研制了一种密封性能好且寿命长的新型高温牙轮钻头扁平橡胶密封圈。通过结构方案设计与HNBR、NBR两种材料的性能分析,以及HNB... 详细信息

牙轮轴承常用金属密封不仅对振动敏感、密封力不足,而且制造成本高,占用空间大,密封件受力和变形不均匀。为此,研制了一种密封性能好且寿命长的新型高温牙轮钻头扁平橡胶密封圈。通过结构方案设计与HNBR、NBR两种材料的性能分析,以及HNBR本构参数的研究与确定,建立了密封圈三维瞬态热力耦合分析有限元模型,基于此模型对新型密封圈和O形圈的密封性能展开了数值模拟对比研究,将新型密封圈进行了现场应用并分析了使用效果。研究结果表明:在高温高转速工况下,新型橡胶密封圈较O形圈工作寿命更长;现场使用过的密封圈无严重损伤,仍可继续使用。研究结果可以为牙轮钻头高温密封件的设计及应用提供新思路。

关键词：牙轮钻头扁平橡胶密封 HNBR 本构参数三维瞬态热力耦合

低压缩永久变形耐油耐冷却液氢化丁腈橡胶配合研究

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特种橡胶制品 2024年第3期45卷 25-32页

作者：徐仁义孙天玮徐闵宇武汉大学化学与分子科学学院湖北武汉430071 武汉三江航天固德生物科技有限公司湖北广水432700 湖北大学曼城联合学院湖北武汉430062

选取5种不同牌号的中高丙烯腈含量氢化丁腈橡胶(HNBR),通过不同丙烯腈含量生胶、填料体系、硫化体系、防护体系进行配合试验,研究了10个不同配方的HNBR胶料,测试了其耐热空气老化、耐1#标准油和3#标准油老化、耐15W40机油老化、耐冷却... 详细信息

选取5种不同牌号的中高丙烯腈含量氢化丁腈橡胶(HNBR),通过不同丙烯腈含量生胶、填料体系、硫化体系、防护体系进行配合试验,研究了10个不同配方的HNBR胶料,测试了其耐热空气老化、耐1#标准油和3#标准油老化、耐15W40机油老化、耐冷却液老化性能以及低温性能。结果表明,选用丙烯腈含量为34%~36%的HNBR生胶3446、2010、2020L,单填充70份N774炭黑,采取F40和TAIC-70并用比为12.5∶5.5的过氧化物硫化体系,选用5份耐热增塑剂TOTM、2份耐热防老剂445,所制得的混炼胶在150℃下具有较好地耐热空气、耐标准油、耐机油、耐冷却液性能以及较低的压缩永久变形。

关键词： HNBR 标准油机油冷却液低压缩永久变形过氧化物

几种高性能材料中微量无机物杂质的脱除过程研究

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几种高性能材料中微量无机物杂质的脱除过程研究

作者：张锐兰州大学

学位级别：硕士

高性能材料氢化丁腈橡胶(HNBR)和电池级碳酸锂及氟化锂在化工、汽车、航空航天等领域应用广泛。这些材料的纯度直接决定材料性能。在HNBR材料制备过程中,不同于传统离子交换脱除钯催化剂的方法,本文提出了一种从选择性均相溶液催化加氢... 详细信息

高性能材料氢化丁腈橡胶(HNBR)和电池级碳酸锂及氟化锂在化工、汽车、航空航天等领域应用广泛。这些材料的纯度直接决定材料性能。在HNBR材料制备过程中,不同于传统离子交换脱除钯催化剂的方法,本文提出了一种从选择性均相溶液催化加氢结束后的HNBR中脱除回收微量Pd催化剂的新工艺,确定了过氧化氢盐酸氧化剂体系,乙酰丙酮乙醇溶液为析出剂,氧化剂用量为理论值的1.2.5倍,氧化时间不少于60 min,析出剂用量为待析出液2倍,剧烈搅拌0.5 h后静置,可根据需要重复溶解——析出步骤,Pd累计回收率达80%。在电池级碳酸锂及氟化锂制备中,本文采用控制结晶法,利用正交实验和JMP以及MATLAB建立了一系列制备电池级碳酸锂和氟化锂的模型,可用于指导筛选实验条件。碳化阶段,温度20℃,固液比25 g·L,CO压力5 kPa,碳化时间60 min,碳化率可达95%以上;碳化分解阶段,草酸铵1.08 wt%、EDTA7.00 wt%、碳酸氢铵7.00 wt%、分解时间30 min,碳酸锂纯度可达99.76%,各杂质含量均低于电池级碳酸锂标准,碳酸锂收率约为68.3%;在PVA为11 g·L的聚合物水溶液中,反应温度25℃、静置温度90℃、静置时间6 h、静置pH 3,合成的氟化锂产品粒径可达10.42μm,产品纯度达99.9597%,各杂质含量均低于电池级氟化锂标准;在水热条件下,控制温度150℃,时间6 h,pH 3,氟化锂粒径可从2.561μm增大至6.923μm,此外,用2.5 mol·L的NHF替代HF控制pH,粒径能进一步增大至11.03μm。

关键词：高性能材料 HNBR 电池级碳酸锂及氟化锂控制结晶法