本發(fā)明屬于橡膠材料及其制備領(lǐng)域，涉及一種頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具。

背景技術(shù)：

全球隨著煤炭和石油、天然氣等資源的逐漸匱乏，達(dá)摩克斯劍高懸，能源危機(jī)頻現(xiàn)，能源成為制約世界經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，中國(guó)亦是如此，因此，尋找和開發(fā)新一代綠色環(huán)保能源成為當(dāng)前的重中之重，頁(yè)巖氣作為一種新能源成為了眾多企業(yè)發(fā)展的方向。近幾年來(lái)我國(guó)主要在四川、鄂爾多斯盆地的長(zhǎng)寧、威遠(yuǎn)、昭通、涪陵等地取得頁(yè)巖氣勘探突破，特別是在四川的涪陵、涪陵取得了頁(yè)巖氣的高產(chǎn)，而頁(yè)巖氣的開采的特殊性和復(fù)雜性，特別是不同于石油開采，隨之而來(lái)的頁(yè)巖氣開采用耐油基螺桿鉆具的研發(fā)成為了當(dāng)前迫切需要解決的難題。

隨著巖頁(yè)氣井的開采規(guī)模越來(lái)越大，耐油基螺桿鉆具在工作的過(guò)程中得到越來(lái)越廣泛的使用。頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具在含有大量柴油成分的油基泥漿環(huán)境下，耐油基螺桿鉆具內(nèi)部的橡膠材料會(huì)產(chǎn)生較大的體積膨脹，會(huì)使耐油基螺桿鉆具的物理機(jī)械性能下降，會(huì)對(duì)耐油基螺桿鉆具的壽命產(chǎn)生一定的影響，有效縮短耐油基螺桿鉆具的壽命，甚至?xí)苟ㄗ酉鹉z失效，從而導(dǎo)致耐油基螺桿鉆具無(wú)法繼續(xù)使用，因此，迫切需要開發(fā)出具有良好耐油性能的耐油基螺桿鉆具，并保證工作的正常進(jìn)行。我國(guó)現(xiàn)有企業(yè)在頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具上也有所研究，但他們走的是引進(jìn)、服務(wù)、仿制、生產(chǎn)、替代的路線，仍未形成具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具，我國(guó)頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具面臨新的挑戰(zhàn)，因此，企業(yè)需要在現(xiàn)有的耐油基螺桿鉆具的基礎(chǔ)上，對(duì)頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具進(jìn)行更進(jìn)一步的研究，對(duì)現(xiàn)有的頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具進(jìn)行更進(jìn)一步的改善，使頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具得到更加廣泛的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供了一種頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具，其特征在于，所述螺桿鉆具包括轉(zhuǎn)子、橡膠襯套以及定子套管，所述橡膠襯套由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制成：氫化丁腈90-110份，碳黑95-115份，白碳黑18-26份，氧化鋅15-24份，硬脂酸3-7份，防老劑13-19份，古馬隆13-17份，分散劑1-5份，鄰苯二甲酸二辛脂8-13份，增塑劑17-23份，硫磺0.5-1.8份，交聯(lián)劑5-9份，促進(jìn)劑6-12份，抗撕裂樹脂2-6份以及抗水解劑1-4份。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述防老劑為N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基對(duì)苯二胺以及2，2，4-三甲基1，2-二氫化喹聚合體的混合物，所述N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基對(duì)苯二胺以及2，2，4-三甲基1，2-二氫化喹聚合體的重量比為3:5。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述促進(jìn)劑為促進(jìn)劑NOBS以及促進(jìn)劑TMTD的混合物，所述促進(jìn)劑NOBS與促進(jìn)劑TMTD的重量比為3:5。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述抗水解劑為二（2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺、二（4-苯氧基-2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺以及二（4-叔丁基-2,6-二異丙基芐基）碳化二亞胺的混合物，所述二（2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺、二（4-苯氧基-2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺以及二（4-叔丁基-2,6-二異丙基芐基）碳化二亞胺的重量比為1:2:3。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述抗水解劑的生產(chǎn)工藝如下：a）將二（2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺、二（4-苯氧基-2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺以及二（4-叔丁基-2,6-二異丙基芐基）碳化二亞胺的以重量比為1:2:3進(jìn)行混合后，加入去離子水，并使混合物充分混合均勻；

b）將1-甲基-1-氧-2-膦雜環(huán)戊烯中加入去離子水并攪拌，向混合物中通入100-125℃水蒸汽，當(dāng)混合物的升溫至57-65℃時(shí)，向混合物中加入經(jīng)過(guò)步驟a）反應(yīng)后的混合物，并對(duì)混合物進(jìn)行充分?jǐn)嚢?-4小時(shí)；所述1-甲基-1-氧-2-膦雜環(huán)戊烯與去離子水的摩爾比為0.4:1；

c）將經(jīng)過(guò)步驟b）反應(yīng)后的混合物放置在蒸餾裝置內(nèi)進(jìn)行蒸餾,將蒸餾后的混合物進(jìn)行過(guò)濾，即可制成抗水解劑。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述防老劑的生產(chǎn)工藝如下：將N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基對(duì)苯二胺以及2，2，4-三甲基1，2-二氫化喹聚合體以重量比為3:5進(jìn)行混合后，向混合物中加入3-4份丙酮以及去離子水，并使混合物在75-100℃下進(jìn)行攪拌1-2小時(shí)后，加入1-2份氯化鐵，并使混合物在150-175℃下進(jìn)行攪拌3-4小時(shí)后過(guò)濾，將過(guò)濾液放置在蒸餾裝置內(nèi)進(jìn)行蒸餾,將蒸餾后的混合物進(jìn)行過(guò)濾，即可制成防老劑。

由于采用了以上技術(shù)，本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果如下：

（1）本發(fā)明中的生產(chǎn)的頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具具有耐油性，將氰化丁腈橡膠與防老劑、抗水解劑、碳黑、白碳黑、氧化鋅、硬脂酸、防老劑、古馬隆、分散劑、鄰苯二甲酸二辛脂、增塑劑、硫磺、交聯(lián)劑、促進(jìn)劑、抗撕裂樹脂以及抗水解劑進(jìn)行混合反應(yīng)后，生成具有高耐油性的頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具，可以有效避免生成的頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具在含有大量柴油成分的油基泥漿環(huán)境下，耐油基螺桿鉆具內(nèi)部的橡膠襯套會(huì)產(chǎn)生一定的體積膨脹，有效提高了耐油基螺桿鉆具的物理機(jī)械性能，有效延長(zhǎng)了耐油基螺桿鉆具的壽命。

（2）本發(fā)明中的生產(chǎn)的頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具具有耐高溫性，最高可耐165℃的高溫。

（3）本發(fā)明中的生產(chǎn)的頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具具有較長(zhǎng)壽命，生產(chǎn)出的頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具可以連續(xù)使用260個(gè)小時(shí)，可以有效延長(zhǎng)頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具的使用壽命。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。

實(shí)施例1：

一種頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具，所述螺桿鉆具包括轉(zhuǎn)子、橡膠襯套以及定子套管，所述橡膠襯套由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制成：氫化丁腈90份，碳黑115份，白碳黑18份，氧化鋅24份，硬脂酸3份，防老劑19份，古馬隆13份，分散劑5份，鄰苯二甲酸二辛脂8份，增塑劑23份，硫磺0.5份，交聯(lián)劑9份，促進(jìn)劑6份，抗撕裂樹脂6份以及抗水解劑1份。

所述防老劑為N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基對(duì)苯二胺以及2，2，4-三甲基1，2-二氫化喹聚合體的混合物，所述N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基對(duì)苯二胺以及2，2，4-三甲基1，2-二氫化喹聚合體的重量比為3:5。

所述促進(jìn)劑為促進(jìn)劑NOBS以及促進(jìn)劑TMTD的混合物，所述促進(jìn)劑NOBS與促進(jìn)劑TMTD的重量比為3:5。

所述抗水解劑為二（2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺、二（4-苯氧基-2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺以及二（4-叔丁基-2,6-二異丙基芐基）碳化二亞胺的混合物，所述二（2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺、二（4-苯氧基-2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺以及二（4-叔丁基-2,6-二異丙基芐基）碳化二亞胺的重量比為1:2:3。

所述抗水解劑的生產(chǎn)工藝如下：a）將二（2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺、二（4-苯氧基-2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺以及二（4-叔丁基-2,6-二異丙基芐基）碳化二亞胺的以重量比為1:2:3進(jìn)行混合后，加入去離子水，并使混合物充分混合均勻；

b）將1-甲基-1-氧-2-膦雜環(huán)戊烯中加入去離子水并攪拌，向混合物中通入100℃水蒸汽，當(dāng)混合物的升溫至57℃時(shí)，向混合物中加入經(jīng)過(guò)步驟a）反應(yīng)后的混合物，并對(duì)混合物進(jìn)行充分?jǐn)嚢?小時(shí)；所述1-甲基-1-氧-2-膦雜環(huán)戊烯與去離子水的摩爾比為0.4:1；

c）將經(jīng)過(guò)步驟b）反應(yīng)后的混合物放置在蒸餾裝置內(nèi)進(jìn)行蒸餾,將蒸餾后的混合物進(jìn)行過(guò)濾，即可制成抗水解劑。

所述防老劑的生產(chǎn)工藝如下：將N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基對(duì)苯二胺以及2，2，4-三甲基1，2-二氫化喹聚合體以重量比為3:5進(jìn)行混合后，向混合物中加入3份丙酮以及去離子水，并使混合物在100℃下進(jìn)行攪拌1小時(shí)后，加入1份氯化鐵，并使混合物在175℃下進(jìn)行攪拌3小時(shí)后過(guò)濾，將過(guò)濾液放置在蒸餾裝置內(nèi)進(jìn)行蒸餾,將蒸餾后的混合物進(jìn)行過(guò)濾，即可制成防老劑。

生產(chǎn)出的頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具的扭矩為11.45kN·m，馬達(dá)壓降為1MPa，抗拉伸強(qiáng)度為18MPa，將生產(chǎn)出的頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具在165℃中含有大量柴油成分的油基泥漿環(huán)境下，并以轉(zhuǎn)速為150r/min進(jìn)行工作259個(gè)小時(shí)，頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具稍有磨損；將生產(chǎn)出的頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具在165℃中含有大量柴油成分的油基泥漿環(huán)境下，并以轉(zhuǎn)速為150r/min進(jìn)行工作265個(gè)小時(shí)，頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具有磨損。

實(shí)施例2：

一種頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具，所述螺桿鉆具包括轉(zhuǎn)子、橡膠襯套以及定子套管，所述橡膠襯套由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制成：氫化丁腈110份，碳黑95份，白碳黑26份，氧化鋅15份，硬脂酸7份，防老劑13份，古馬隆17份，分散劑1份，鄰苯二甲酸二辛脂13份，增塑劑17份，硫磺1.8份，交聯(lián)劑5份，促進(jìn)劑12份，抗撕裂樹脂2份以及抗水解劑4份。

所述防老劑為N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基對(duì)苯二胺以及2，2，4-三甲基1，2-二氫化喹聚合體的混合物，所述N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基對(duì)苯二胺以及2，2，4-三甲基1，2-二氫化喹聚合體的重量比為3:5。

所述促進(jìn)劑為促進(jìn)劑NOBS以及促進(jìn)劑TMTD的混合物，所述促進(jìn)劑NOBS與促進(jìn)劑TMTD的重量比為3:5。

所述抗水解劑為二（2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺、二（4-苯氧基-2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺以及二（4-叔丁基-2,6-二異丙基芐基）碳化二亞胺的混合物，所述二（2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺、二（4-苯氧基-2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺以及二（4-叔丁基-2,6-二異丙基芐基）碳化二亞胺的重量比為1:2:3。

所述抗水解劑的生產(chǎn)工藝如下：a）將二（2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺、二（4-苯氧基-2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺以及二（4-叔丁基-2,6-二異丙基芐基）碳化二亞胺的以重量比為1:2:3進(jìn)行混合后，加入去離子水，并使混合物充分混合均勻；

b）將1-甲基-1-氧-2-膦雜環(huán)戊烯中加入去離子水并攪拌，向混合物中通入125℃水蒸汽，當(dāng)混合物的升溫至65℃時(shí)，向混合物中加入經(jīng)過(guò)步驟a）反應(yīng)后的混合物，并對(duì)混合物進(jìn)行充分?jǐn)嚢?小時(shí)；所述1-甲基-1-氧-2-膦雜環(huán)戊烯與去離子水的摩爾比為0.4:1；

c）將經(jīng)過(guò)步驟b）反應(yīng)后的混合物放置在蒸餾裝置內(nèi)進(jìn)行蒸餾,將蒸餾后的混合物進(jìn)行過(guò)濾，即可制成抗水解劑。

所述防老劑的生產(chǎn)工藝如下：將N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基對(duì)苯二胺以及2，2，4-三甲基1，2-二氫化喹聚合體以重量比為3:5進(jìn)行混合后，向混合物中加入3份丙酮以及去離子水，并使混合物在80℃下進(jìn)行攪拌1小時(shí)后，加入1份氯化鐵，并使混合物在175℃下進(jìn)行攪拌3小時(shí)后過(guò)濾，將過(guò)濾液放置在蒸餾裝置內(nèi)進(jìn)行蒸餾,將蒸餾后的混合物進(jìn)行過(guò)濾，即可制成防老劑。

生產(chǎn)出的頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具的扭矩為11.45kN·m，馬達(dá)壓降為1MPa，抗拉伸強(qiáng)度為18MPa，將生產(chǎn)出的頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具在165℃中含有大量柴油成分的油基泥漿環(huán)境下，并以轉(zhuǎn)速為100r/min進(jìn)行工作261個(gè)小時(shí)，頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具稍有磨損；將生產(chǎn)出的頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具在165℃中含有大量柴油成分的油基泥漿環(huán)境下，并以轉(zhuǎn)速為100r/min進(jìn)行工作265個(gè)小時(shí)，頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具有磨損。

實(shí)施例3：

一種頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具，所述螺桿鉆具包括轉(zhuǎn)子、橡膠襯套以及定子套管，所述橡膠襯套由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制成：氫化丁腈100份，碳黑110份，白碳黑25份，氧化鋅20份，硬脂酸6份，防老劑18份，古馬隆13份，分散劑5份，鄰苯二甲酸二辛脂8份，增塑劑19份，硫磺1.6份，交聯(lián)劑5份，促進(jìn)劑6份，抗撕裂樹脂2份以及抗水解劑4份。

所述防老劑為N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基對(duì)苯二胺以及2，2，4-三甲基1，2-二氫化喹聚合體的混合物，所述N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基對(duì)苯二胺以及2，2，4-三甲基1，2-二氫化喹聚合體的重量比為3:5。

所述促進(jìn)劑為促進(jìn)劑NOBS以及促進(jìn)劑TMTD的混合物，所述促進(jìn)劑NOBS與促進(jìn)劑TMTD的重量比為3:5。

所述抗水解劑為二（2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺、二（4-苯氧基-2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺以及二（4-叔丁基-2,6-二異丙基芐基）碳化二亞胺的混合物，所述二（2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺、二（4-苯氧基-2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺以及二（4-叔丁基-2,6-二異丙基芐基）碳化二亞胺的重量比為1:2:3。

所述抗水解劑的生產(chǎn)工藝如下：a）將二（2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺、二（4-苯氧基-2,6-二異丙基苯基）碳化二亞胺以及二（4-叔丁基-2,6-二異丙基芐基）碳化二亞胺的以重量比為1:2:3進(jìn)行混合后，加入去離子水，并使混合物充分混合均勻；

b）將1-甲基-1-氧-2-膦雜環(huán)戊烯中加入去離子水并攪拌，向混合物中通入100℃水蒸汽，當(dāng)混合物的升溫至65℃時(shí)，向混合物中加入經(jīng)過(guò)步驟a）反應(yīng)后的混合物，并對(duì)混合物進(jìn)行充分?jǐn)嚢?小時(shí)；所述1-甲基-1-氧-2-膦雜環(huán)戊烯與去離子水的摩爾比為0.4:1；

c）將經(jīng)過(guò)步驟b）反應(yīng)后的混合物放置在蒸餾裝置內(nèi)進(jìn)行蒸餾,將蒸餾后的混合物進(jìn)行過(guò)濾，即可制成抗水解劑。

所述防老劑的生產(chǎn)工藝如下：將N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基對(duì)苯二胺以及2，2，4-三甲基1，2-二氫化喹聚合體以重量比為3:5進(jìn)行混合后，向混合物中加入3份丙酮以及去離子水，并使混合物在100℃下進(jìn)行攪拌1小時(shí)后，加入2份氯化鐵，并使混合物在170℃下進(jìn)行攪拌3小時(shí)后過(guò)濾，將過(guò)濾液放置在蒸餾裝置內(nèi)進(jìn)行蒸餾,將蒸餾后的混合物進(jìn)行過(guò)濾，即可制成防老劑。

生產(chǎn)出的頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具的扭矩為11.45kN·m，馬達(dá)壓降為1MPa，抗拉伸強(qiáng)度為18MPa，將生產(chǎn)出的頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具在165℃中含有大量柴油成分的油基泥漿環(huán)境下，并以轉(zhuǎn)速為90r/min進(jìn)行工作264個(gè)小時(shí)，頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具稍有磨損；將生產(chǎn)出的頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具在165℃中含有大量柴油成分的油基泥漿環(huán)境下，并以轉(zhuǎn)速為90r/min進(jìn)行工作269個(gè)小時(shí)，頁(yè)巖氣用耐油基螺桿鉆具有磨損。

上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，而不應(yīng)視為對(duì)于本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求記載的技術(shù)方案，包括權(quán)利要求記載的技術(shù)方案中技術(shù)特征的等同替換方案為保護(hù)范圍，即在此范圍內(nèi)的等同替換改進(jìn)，也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。