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NiTi形状记忆合金封隔器密封件的研制

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-11-18  来源:中国胶粘剂网  浏览次数:762

  NiTi形状记忆合金封隔器密封件的研制安少云1姚九成1智勇2(1.承德石油高等专科学校,河北承德067000;2.中国石油钻井工程技术研究院江汉机械研究所,湖北荆州434000)引用格式:安少云,姚九成,智勇。NiTi形状记忆合金封隔器密封件的研制。石油钻采工艺,2014,36(4):123-125.计,进行了形状记忆合金密封件的性能。丢手总成由释放套、夹头体、弹簧爪、拉杆组成。

  基金项目:河北省科技支撑项目“应用镍钬智能材料研制开发高性能油井封隔器(编号:10215149)。

  工作时,动力坐封器将大小相等方向相反的两个机械力通过坐封套、拉杆的传递,分别作用在锥体和套管上,使得锥体相对于记忆合金密封件向下运动,将合金密封件胀大,从而密封于套管上,当机械力达到一定值时,释放套被拉断,丢手总成工作,完成坐封。生产过程结束时,可通人低温液体或气体使得封隔器工作温度下降到低温状态,这样记忆合金密封件在管壁压力和其他零件的拉力共同作用下,发生形状恢复,顺利从井筒中取出。

  NiTi形状记忆合金密封件性能。

  表1不同壁厚记忆合金密封件的恢复率单向恢复率/%壁厚5壁厚3.5从表1可以看出:常温下记忆合金密封件的预变形度为1.5%时,单向恢复率最大。这是因为常温预变形度过大时,记忆合金中的马氏体中出现大量的孪晶,在局部区域同时产生大量位错,导致马氏体失去了热弹性,形状记忆效果被破坏,随之导致金属密封件失去了密封效果。而在常温预变形度过小时,晶体的择优取向很不完全,因此其恢复率也较小。所以只有在适当预变形度下密封件的恢复率才最大。在常温预变形度相等的情况下,薄壁记忆合金密封件的单向恢复率比厚壁密封件的大一些,这是因为厚壁密封件在常温扩孔时内层与外层的形变差异较大,内外层相互制约,使恢复母相时内径收缩更加困难。

  2.3NiTi形状记忆合金密封件模拟现场实验目前,冀东油田所用的几种橡胶密封材料封隔器,部分技术参数为:上压2030MPa,下压1015MPa,坐封力60~150kN,解封力30~100kN.对于封隔器而言,坐封力是一个非常重要的参数。在采油生产过程中,由于封隔器经常遇到高压差的情形,所以需要较大的坐封力,保证其密封性能并防止封隔器发生提前解封,但坐封力过大则有可能破坏密封橡胶,导致密封失效,同时过大的坐封力可能导致解封困难,所以坐封力必须合理选择。

  根据采油生产实际对封隔器功能的要求,本次选用Ni含量为54.6%的NiTi形状记忆合金密封件进行模拟现场实验,实验结果表明采用Ni含量为安少云等:NiTi形状记忆合金封隔器密封件的研制54.6%的NiTi形状记忆合金密封件时,封隔器的坐封力可以达到310kN,从而保证良好的密封效果;而解封力为95kN,相对较小,解封容易;同时其承压可达38MPa,承压能力较高,完全能满足生产实际要求。和普通橡胶密封件封隔器相比,NiTi形状记忆合金密封件封隔器具有明显优势。

  3结论通过密封性能实验研究表明,在高性能粘结剂的辅助下,NiTi形状记忆合金密封件的密封性能非常突出,室内实验密封承压可达到38MPa,'足现场需要。

  采用NiTi形状记忆合金制造的密封件,常温预变形度为1.5%时,单向恢复率最大。在常温预变形度相等的情况下,薄壁记忆合金密封件的单向恢复率比厚壁密封件的大一些。

  NiTi形状记忆合金封隔器在坐封力、解封力、承压能力上都优于普通橡胶密封件封隔器。

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