BR112016019261B1 - Seção de energia de cavidade progressiva - Google Patents

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Abstract

estator elastomérico aperfeiçoado de grafeno um conjunto de estator elastomérico aperfeiçoado e método de fabricar o mesmo são revelados. o estator elastomérico pode ser estruturalmente, termicamente e/ou quimicamente aperfeiçoado através da incorporação de partículas de grafe-no, polímeros reticuláveis, agentes de acoplamento que estendem reticulações, e pela redução de material de enchimento. as partículas de grafeno podem ser incorporadas em forma funcionalizada ou não funcionalizada ou em combinação das mesmas, o grafeno funcionalizado aumentando o número de reticulações na estrutura geral, desse modo aperfeiçoando a robustez estrutural do estator elastomérico. o composto pode ser formulado para ter uma viscosidade relativamente baixa e outras características que permitem que o material flua através de uma cavidade de molde.

Description

1 .Campo da invenção
[001]A presente invenção refere-se a conjuntos de estator elastomérico aperfeiçoados.
2 .Descrição da técnica relacionada
[002]Bombas de cavidade progressiva tendo conjuntos de estator elastomé- rico foram usadas em operações de perfuração a algum tempo. Em operações de perfuração de fundo de poço, motores de cavidade progressiva bombeiam fluidos por girar um rotor no interior de um conjunto de estator. Em particular, seções de energia para motores de lama têm visto uso extenso de bombas de cavidade progressiva na aplicação inversa onde fluido de perfuração é usado para girar um rotor em um estator. Frequentemente, motores de cavidade progressiva são configurados com rotores com lóbulo de metal helicoidal que giram nos estatores elastoméricos consistindo em borracha com teor de enchimento de negro de fumo elevado. A bor-racha de negro de fumo elevado provê um material adequado ainda assim eficiente em termos de custo tendo algumas propriedades de resistência à abrasão e módulo compressivo. À medida que os lóbulos de metal dos rotores pressionam contra as paredes internas de estator elastomérico, uma linha de vedação é formada e fluido é desse modo bombeado através das cavidades à medida que são formadas entre os lóbulos de metal dos rotores e as paredes internas de estator elastomérico.
[003]Um desafio para produzir um estator de seção de energia, de energia elevada, torque elevado e velocidade elevada é que equipamento de fabricação e materiais de ferramenta eficazes em termos de custo exigem um composto de elas- tômero não curado de viscosidade baixa que é capaz de fluir através de uma cavi-dade de molde apertada durante uma longa distância enquanto mantém seu estado não curado. Se um composto for demasiadamente viscoso não pode fluir pela dis- tância apropriada para encher o molde. Se um composto começar a reação de vul-canização antes do molde ser cheio, o composto aumentará em viscosidade expo-nencialmente, possivelmente resultando em um molde que não é cheio, ou um mol-de que encheria com reticulações que se formam em matrizes separadas. Matrizes separadamente formadas criam limites de grão não detectáveis no produto de elas- tômero que frequentemente falham prematuramente devido a perdas significativas em resistência a rasgadura, perdas em módulo e ou pontos de fricção internamente que facilitam deterioração física rápida da matriz de elastômero circundante. Tradici-onalmente, os projetistas de elastômeros de seção de energia buscaram tratar des-ses problemas usando negros de fumo de reforço e semirreforço, polímeros NBR e HNBR de base de peso molecular baixo viscosidade baixa e meios auxiliares de processo na receita. Embora tais combinações sejam favoráveis para capacidade de fabricação, a receita resultante impacta negativamente as propriedades de estado curado final do elastômero, frequentemente tornando a formulação mais macia e menos dinamicamente estável. Por exemplo, óleo plastificante pode ser usado para diminuir a viscosidade durante fabricação porém no produto acabado, tem tendência a lixiviar do elastômero em temperaturas elevadas quando exposto a diversos fluidos de perfuração, o que pode causar encolhimento no produto ou separação da borra-cha com agentes de ligação de metal, e também facilitam a absorção de produtos químicos a partir do fluido de perfuração. plastificantes são usados para reduzir a viscosidade de um composto de borracha não curada por lubrificar entre as cadeias de polímero e auxiliar na dispersão de negros de fumo. Após estar no estado curado, plastificantes continuam a lubrificar as cadeias de polímero criando um efeito de módulo diminuído. Adicionalmente, plastificantes, sendo de peso molecular significativamente mais baixo do que polímeros, podem migrar para fora de um composto. O controle da migração de plastificantes é uma função da escolha de um plastificante com a ramificação/massa molecular certa e razão de carbono para oxigênio para um composto específico. Quanto mais ramificação um plastificante tem, mais resistente o plastificante é à extração de fluido em óleos. O potencial de reagir um plastificante à base de éster na matriz de polímero aumentará substancialmente a resistência à extração. Se plastificantes podem ser reticulados com peróxido a um polímero, então o mesmo plastificante pode ser reticulado a uma partícula de grafeno funcionalizado, permanentemente bloqueando o plastificante na matriz polimérica. Por reagir um plastificante nos polímeros e partículas de grafeno, cargas mais elevadas do que tradicionais de plastificante podem ser compostas em uma receita sem a desvantagem de ter plastificante lixiviando para fora do composto para a ligação de borracha com metal do estator ou para fora da superfície de diâmetro interna. Cargas mais elevadas de plastificante compensam o efeito de viscosidade elevada que nanopar- tículas induzem em um composto. Cargas mais elevadas de plastificante também reduzem os tempos de mistura de composto não curado por auxiliar a peptização e dispersão de materiais de enchimento como negros de fumo e nanopartículas. Por reduzir os tempos de mistura e taxas de cisalhamento, menos polímero é quebrado no processo de mistura, o que melhorará as propriedades físicas e dinâmicas como: módulo, resistência a tração, resistência a rasgadura, tan delta, módulo de cisalha- mento, módulo compressivo e dureza.
[004]Compostos elastoméricos viram a incorporação de resinas fenólicas como mencionado na publicação do pedido de patente US 2008/0050259, que reduz a viscosidade não curada do composto e aumenta a dureza do produto de estado curado no custo de resistência à rasgadura reduzida.
[005]Compostos elastoméricos viram também algum uso de nanopartículas; entretanto, devido à área superficial extraordinária para volume de partícula (isto é, razão de aspecto), esses compostos podem aumentar muito a viscosidade do elas- tômero somente com quantidades pequenas de nanopartículas de aditivo. Isso signi-fica que seu potencial em compostos de estator de seções de energia exige tais car gas baixas (para manter a capacidade de fabricação) que as propriedades físicas de estado curado não são obteníveis em um nível de satisfação acessível, reprodutível.
[006]Além disso, embora os rotores de metal helicoidal de motores de cavi-dade progressiva sejam tolerantes a calor, resistentes à abrasão e tenham em geral vidas úteis longas, os estatores de motores de cavidade progressiva são bem menos confiáveis e frequentemente falham, necessitam de assistência, ou substituição an-tes de suas contrapartes de rotor. O revestimento reforçado de negro de fumo de estatores tende a desgastar quando exposto a materiais abrasivos, pode desenvolver vazamentos entre as cavidades. Quando exposto a temperaturas extremas um composto de borracha amolecerá e pode resultar em linhas de vedação sendo me-nos capazes de lidar com pressão diferencial elevada o que pode resultar em uma perda em torque. Temperaturas elevadas podem fazer também com que a borracha em um revestimento termicamente expanda, o que pode levar a superaquecimento. Exposição de longo prazo a tais condições pode fazer com que a borracha se torne quebradiça e leve à baixa resistência a rasgadura. Folhas podem ocorrer na forma de uma seção gasta por vazamento por abrasão e não fornecendo pressão de veda-ção adequada contra os lóbulos de rotor de metal; uma rasgadura física do revesti-mento interno também pode ocorrer e causar fechamento imediato do sistema intei-ro. Por exemplo, quando o estator falha, o rotor pode bombear pedaços de borracha rasgada através de cavidades e danificar outros componentes do conjunto de fundo de poço ou parar totalmente a rotação. A exposição a certos produtos químicos ou fluidos de fundo de poço pode adicionalmente causar degradação das paredes in-ternas de estator. Fluidos de perfuração ásperos podem ser absorvidos no revesti-mento de borracha, causando intumescimento que leva ao superaquecimento do revestimento de borracha em operação. fluidos podem também extrair produtos químicos a partir da borracha, desse modo degradando a mesma.
[007]Seria desse modo desejável ter um conjunto de estator elastomérico mais robusto com tolerância a calor, resistência a abrasão, resistência a rasgadura aumentadas, e outras propriedades benéficas. Além disso, seria desejável fornecer tempo médio aumentado entre falhas, confiabilidade aumentada, e expectativa de tempo de funcionamento estendido para operações que estendem conjuntos de estator elastomérico no fundo do poço. Isso permitiria maior tempo de perfuração e tempo diminuído gasto instalando, recuperando e reparando conjuntos de estator elastomérico e outros componentes dos conjuntos de fundo de poço associados que podem falhar como resultado de uma falha de estator. Seria adicionalmente desejá-vel aumentar o intervalo de tempo previsto entre assistência necessária de conjuntos de estator elastomérico.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[008]A presente invenção envolve um conjunto de estator elastomérico aper-feiçoado de grafeno e método de fazer o mesmo. O estator elastomérico pode ser estruturalmente e termicamente aperfeiçoado através da incorporação de partículas de grafeno, polímeros reticuláveis, agentes de acoplamento que estendem reticula- ções, e pela redução de material de enchimento. As partículas de grafeno podem ser incorporadas em forma funcionalizada ou não funcionalidade ou em uma combina-ção das mesmas. As partículas de grafeno podem aumentar as interações de polí-mero com enchimento na estrutura geral do estator elastomérico, desse modo aper-feiçoando a estrutura do estator e aumentando a vida útil do estator por fornecer be-nefícios estruturais e de dissipação térmica adicionais. A incorporação de partículas de grafeno pode fornecer também um coeficiente mais baixo de expansão térmica para o composto de borracha, o que pode reduzir acúmulo de calor que causa dano e estender a vida útil de uma seção de energia.
[009]Plastificantes reticuláveis podem ser integrados em formulações de es-tator elastomérico aperfeiçoado de grafeno para aperfeiçoar adicionalmente a rigidez estrutural e características térmicas do composto e desse modo o estator elastomé- rico. A rigidez estrutural do composto é genericamente aumentada por ter mais dos materiais no composto reticulado. Por combinar plastificantes reticuláveis e grafeno funcionalizado, como na modalidade preferida, a densidade de reticulações entre compostos é adicionalmente aumentada sobre uma área dada. Além disso, grafeno tem propriedades de condutividade não encontradas em materiais tradicionalmente usados em estatores, propriedades que podem transferir, dispersar e dissipar calor através do estator em um modo rápido e eficiente. Adicionalmente, em uma modali-dade, o composto de estator elastomérico aperfeiçoado de grafeno pode ser formu-lado para ter uma viscosidade relativamente baixa, através do uso de um plastifican- te reticulável, e também ter outras características que permitem que o material flua através de uma cavidade de molde durante uma longa distância, similar a como es- tatores elastoméricos atuais são feitos. Em uma formulação um plastificante reticulá- vel pode se ligar covalentemente a cadeias de polímero de borracha, partículas de grafeno funcionalizado, coagentes, ou uma combinação dos mesmos, que combate-rão a extração do plastificante em fluidos de perfuração.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[010]Os desenhos e figuras abaixo servem para ilustrar várias modalidades da invenção, porém não pretendem ser limitadores.
[011]A figura 1 mostra uma vista em seção transversal em perspectiva de um conjunto de estator elastomérico de acordo com uma modalidade da invenção.
[012]A figura 2 mostra uma vista em seção transversal lateral de um conjunto de estator elastomérico de acordo com uma modalidade da invenção.
[013]A figura 3 mostra uma vista em seção transversal superior de um con-junto de estator elastomérico de acordo com uma modalidade da invenção.
[014]A figura 4 mostra uma ilustração de um composto da técnica anterior compreendendo borracha e teor de enchimento de negro de fumo.
[015]A figura 5 mostra uma ilustração das forças de ligação van der Waals entre uma borracha e uma partícula de grafeno não funcionalizada de acordo com uma modalidade da invenção.
[016]A figura 6 mostra uma ilustração de um composto de estator elastomé- rico aperfeiçoado de grafeno tendo grafeno funcionalizado de oxigênio/peroxido em borracha de acordo com uma modalidade da invenção.
[017]As figuras 7a-7c mostram uma ilustração etapa por etapa de como reti- culações de peróxido são formadas em um composto de estator aperfeiçoado de grafeno.
[018]A figura 8 mostra uma ilustração alternativa de um composto de estator elastomérico aperfeiçoado de grafeno tendo grafeno funcionalizado de oxigê- nio/peróxido em borracha de acordo com uma modalidade da invenção. A figura 8 mostra que as partículas de grafeno funcionalizado de oxigênio/peróxido podem ser reticuladas no polímero e/ou retiradas entre si.
[019]A figura 9 mostra uma ilustração de um composto de estator elastomé- rico aperfeiçoado de grafeno tendo grafeno funcionalizado fenólico com hexametil metil amina (“hexa” ou “HMT”) de acordo com uma modalidade da invenção.
[020]A figura 10 mostra uma ilustração de um composto de estator elastomé- rico aperfeiçoado de grafeno tendo grafeno funcionalizado fenólico com hexa em borracha de acordo com uma modalidade da invenção.
[021]A figura 11 mostra uma ilustração de um composto de estator elastomé- rico aperfeiçoado de grafeno tendo grafeno funcionalizado fenólico com hexa e pe- róxido em borracha de acordo com uma modalidade da invenção.
[022]A figura 12 mostra uma ilustração de um composto estator elastomérico aperfeiçoado de grafeno tendo grafeno funcionalizado de oxigênio/peroxido em bor-racha com metacrilatos trifuncionalizados de acordo com uma modalidade da inven-ção.
[023]A figura 13 mostra uma ilustração de um butadieno de nitrila tendo reti- culações de enxofre.
[024]A figura 14 mostra uma ilustração de um composto de estator elastomé- rico aperfeiçoado de grafeno tendo reticulações de grafeno funcionalizado de polí-mero em enxofre.
[025]A figura 15 mostra uma ilustração de grafeno funcionalizado de oxigê- nio/peroxido reticulado com um coagente trifuncional por meio de um peróxido orgâ-nico.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[027]Estatores elastoméricos em motores de cavidade progressiva são fre-quentemente configurados com luvas exteriores tubulares de metal duro e revesti-mentos de estator elastomérico interno que são tipicamente formados por moldagem por injeção do revestimento sobre um mandril de molde. As figuras 1-3 mostram múl-tiplas vistas de uma modalidade de um conjunto de estator elastomérico 10. Muitas variações existem em relação a formatos, tamanhos e dimensões de estatores elas- toméricos e as figuras 1-3 meramente ilustram uma modalidade exemplar de um conjunto de estator elastomérico como pode ser configurado com qualquer das vá-rias modalidades de composto de estator elastomérico aperfeiçoado de grafeno des-critas aqui ou qualquer combinação das múltiplas modalidades como descrito aqui.
[028]Com referência às figuras 1-3, em uma modalidade, um conjunto de es-tator elastomérico aperfeiçoado de grafeno 10 é mostrado tendo uma superfície tu-bular externa de metal 20 e um revestimento interno de estator elastomérico aperfei-çoado de grafeno 30 que se conecta à superfície tubular externa 20. As paredes in-ternas de revestimento de estator elastomérico 32 podem ser formadas em um padrão helicoidal de repetição de comprimento e dimensões variáveis e com uma variedade de características diferentes para várias operações de fundo de poço.
[029]Com referência à figura 4, um composto de estator elastomérico da técnica anterior 100, compreendendo uma maior parte de negro de fumo 110 e ma terial de borracha de polímero 120 é mostrado. Os átomos de hidrogênio de negro de fumo 130 e os átomos de hidrogênio de polímero 140 são principalmente ligados pelas forças atrativas van der Waals 150 presentes em todo o composto, que é um componente principal em relação à integridade estrutural do composto de estator elastomérico geral 100.
[030]Elastômeros podem ser reticulados através de uma reação de vulcani-zação química que liga polímeros a outros polímeros através do uso de enxofre e/ou peróxidos orgânicos. Tradicionalmente, enxofre é usado em uma aplicação onde módulo e resistência à temperatura elevada são prioridades mais baixas. Por outro lado, peróxidos orgânicos têm a vantagem de ser mais curtos e ter mais ligações covalentes eletronegativas. Essas reticulações de carbono-com-carbono induzidas por peróxido “mais duro” têm algumas desvantagens também: os compostos de bor-racha resultantes podem ser mais quebradiços com resistência à rasgadura inferior apesar de módulo excepcional; a reação de vulcanização pode ser energia mais ele-vada e difícil de diminuir; e reticulação de polímeros de elastômero com revestimen-tos de polímero de agente de ligação (adesivos) é mais desafiador de se reproduzir consistentemente.
[031]A adição de nanopartículas incluindo nanotubos de carbono, partículas de grafeno, nano-argilas, bolas bucky e outras estruturas de carbono construídas tridimensionais (enchimentos de reforço) que oferecem razões grandes de área su-perficial para peso podem ser benéficas para reforçar polímeros elastoméricos por utilizar as partículas de área superficial elevada para criar um aumento em forças atrativas van der Waals entre o polímero e partículas de carga. Partículas no formato de plaqueta também podem influenciar a resistência química de um elastômero, por criar barreiras inertes que param o avanço de produtos químicos de fluido de perfu-ração permeantes.
[032]Seções de energia para motores de lama são continuamente impulsio- nadas para desempenho e confiabilidade de perfuração de fundo de poço. Uma vantagem de compostos de estator elastomérico aperfeiçoado de grafeno, é que materiais de módulo mais elevado são capazes de suportar mais pressão diferencial através de um lóbulo de elastômero vedado por um lóbulo de rotor de metal. A cavidade entre um rotor e estator pode somente manter pressão diferencial e transmitir torque eficientemente se o elastômero de estator for de módulo elevado o bastante para não defletir, desse modo evitando que fluido avance para frente para a cavidade subsequente. Escorrimento de fluido entre a interface de estator e rotor pode causar perda na pressão de fluido volumétrico para eficiência de torque. Um benefício adicional do material de módulo mais elevado, é que quanto mais pressão diferencial o lóbulo de elastômero pode suportar, mais torque será transmitido para o rotor de metal. Em seções de energia, o fluxo através é proporcional à velocidade de rotação excêntrica do rotor para qualquer geometria padrão dada e estatores de seção de energia podem funcionar como uma interface vedada dinâmica com a qual o rotor interage. Não somente deve um composto de elastômero manter o módulo para fazer a vedação, mas as propriedades dinâmicas visco-elásticas devem manter uma resposta na maior parte elástica através de frequências elevadas em ambientes de perfuração de temperatura elevada. A capacidade de um lóbulo “fixar” de volta é uma função da diminuição dinâmica elástica do módulo em torno da frequência do diferencial e taxa de fluxo nominal máxima da seção de energia. Quanto menos diminuição na resposta elástica mais pressão diferencial um estator de seção de energia pode lidar em taxas de fluxo mais elevadas e mais potente e confiável a seção de energia provavelmente será em ambientes de perfuração de desafio.
[033]Partículas de grafeno e outras folhas de carbono, em nano escala, não são ligadas juntas ou entre si pelas forças interfaciais fortes van der Waals que são comuns entre materiais grafíticos. Outras folhas de nano escala podem ser substitu-tos para grafeno para certas formulações. Além disso, e como referenciado anteri- ormente, partículas de grafeno podem ser quimicamente alteradas, com um grupo funcional reativo covalentemente ligado às partículas. Grupos funcionais podem in-cluir estruturas de anel fenólico, átomos de enxofre ou cadeias de enxofre, grupos de peróxido orgânico, grupos funcionais de formaldeído, isocianatos, isocianuratos, tetrametil metil amina (TMTM), hexametil metil amina (“hexa”, HMT) e/ou grupos de hidroxila/grupos de ácido graxo.
[034]A tabela 1 abaixo lista as modalidades de compostos de estator elas- tomérico aperfeiçoados de grafeno tendo partículas de grafeno funcionalizadas ou não funcionalizadas que são dispersas em uma matriz de polímero de NBR, HNBR, XNBR, XHNBR ou FKM (elastômero de flúor/perfluor) para uso em estatores de per-furação de seção de energia que exigem módulo de tração de estado curado excep-cional, resistência a rasgadura, módulo de cisalhamento, módulo compressivo, esta-bilidade dinâmica elástica, resistência à temperatura elevada a cisão de cadeia de polímero, resistência à abrasão de superfície aos sólidos de fluido de perfuração e/ou acabamento de metal de rotor e resistência a intumescimento de fluido (quando exposto a vários fluidos de perfuração baseados em água, baseados em óleo, ou baseados em óleo sintético, bem como outros fluidos similares).
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[035]A tabela 2 abaixo lista grupo funcional e não funcional de modalidades de exemplo que incluem um grupo ou grupos reativos comuns à química de borra-cha e exigem pouco ou nenhum processamento especial para reagir na rede de reti- culação de polímero-enchimento em uma modalidade de um composto de estator elastomérico aperfeiçoado de grafeno.
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[036]Um estator elastomérico aperfeiçoado de grafeno pode começar com a dispersão de partículas de grafeno ou folhas em um composto de borracha não cu-rado. Em uma modalidade, antes da dispersão o grafeno é configurado com partícu-las de grafeno ou folhas de tamanho ótimo para uma dada formulação. O dimensio-namento das partículas de grafeno pode ser otimizado enquanto tem em mente as etapas posteriores do processo que podem separar adicionalmente ou quebra algu-mas das partículas de grafeno. Alternativamente, a otimização da resistência à ras-gadura de um grupo de compostos com a mesma concentração de grafeno e tama-nho de partícula de grafeno variável pode ser mais eficaz em termos de custo. Su-perfícies de fratura de cauterização química de elastômeros aperfeiçoados de grafe- no podem ser vistas em um microscópio de elétrons para determinar tamanhos de partícula, densidade de partícula e nível de otimização obtida. Além disso, em uma modalidade, o grafeno pode ser funcionalizado antes da dispersão para aumentar a densidade de reticulação do que se tornará o estator elastomérico aperfeiçoado de grafeno.
[037]Em uma modalidade, negro de fumo de semi-reforço e altamente de re-forço pode ser usado para auxiliar no grafeno e dispersão de grafeno na matriz de polímero.
[038]Com referência à figura 5, uma partícula de grafeno ligada 210 e polí-mero 200 são mostrados. Similar à técnica anterior da figura 4 discutida acima, a partícula de grafeno 210 é principalmente ligada aos átomos de hidrogênio 240 de polímero 200 por forças van der Waals 250. A tendência para partículas de grafeno manter seu formato em um plano geométrico pode permitir que forças van der Waals mais fortes estejam presentes, desse modo criando rigidez estrutural adicional em um estator elastomérico meramente pela adição de partículas de grafeno e não dani-ficando excessivamente as partículas no processo de fabricação.
[039]A figura 6 ilustra uma modalidade de um composto de estator elastomé- rico aperfeiçoado de grafeno 300. Nessa modalidade, partículas de grafeno 310 são funcionalizadas por átomos de oxigênio/peróxido 360 e reticuladas com polímero 320. A densidade de reticulação de tal partícula é aumentada em relação aos com-postos de estator elastomérico padrão, desse modo fornecendo as propriedades de rigidez estrutural e dissipação térmica para um estator elastomérico composto do composto. As figuras 7a-7c ilustram como reticulações de peróxido são formadas, a figura 7c mostrando uma modalidade do composto de estator elastomérico aperfei-çoado. Com referência à figura 8, uma ilustração alternativa de um composto de gra- feno funcionalizado com oxigênio/peróxido é mostrado, ilustrando como reticulações de peróxido podem se formar entre partículas de grafeno e entre partículas de gra- feno e polímero. Compostos resultando dessa modalidade podem ter módulo e/ou respostas dinâmica histeretica aperfeiçoados em relação a uma faixa mais ampla de frequências de tensão e temperaturas operacionais do que elastômeros de estator tradicionais. Os compostos com um alto grau de reticulação resultando dessa moda-lidade podem ter um coeficiente mais baixo de expansão térmica, que potencialmen-te permitirá que um estator mantenha um ajuste otimizado de rotor em estator por toda faixa mais ampla de temperaturas operacionais (ao passo que 50 graus F é o intervalo de ajuste normal em um elastômero de estator tradicional).
[040]Com referência a figura 9, em uma modalidade, um composto de estator elastomérico aperfeiçoado de grafeno 400 é mostrado, tendo partículas de grafe- no funcionalizadas fenólicas 410. Os fenóis 470 podem ligar-se às partículas de gra- feno e reticular com hexametil metil amina ou alternativamente hexametil tetramina (“hexa” ou “HMT”) 480. A figura 10 mostra uma modalidade do composto de estator elastomérico descrito na figura 9 misturado com moléculas de polímero de borracha 420. A figura 11 ilustra uma modalidade alternativa dos compostos de estator elas- tomérico mostrados nas figuras 9-10, por adicionar reticulações induzidas por peró- xido 460, desse modo aumentando adicionalmente a densidade de reticulação do composto geral. A utilização de resinas fenólicas aumenta tipicamente a dureza de estado curado e baixo módulo de tensão de um composto, enquanto diminui a vis-cosidade em estado não curado (muitos exemplos de indústria existem). A combina-ção de resinas fenólicas termorrígidas com elastômero reforçado com grafeno pode diminuir a viscosidade não curada do composto em uma faixa que leva à fabricação mais fácil sem comprometer as propriedades de estado curado como o fazem plasti- ficantes tradicionais.
[041]Com referência à figura 12, em uma modalidade, um composto de esta-tor elastomérico aperfeiçoado de grafeno 500 é mostrado, tendo partículas de estator elastomérico 510, moléculas de polímero 520, reticulações induzidas por peróxi- do 560, metacrilatos trifuncionalizados 560. Metacrilatos trifuncionais atuam como uma ponte de três vias entre o polímero e as partículas de grafeno funcionalizado. Desse modo, a eficiência dos peróxidos é aumentada, permitindo que subestruturas de reticulação de polímero-em-polímero-em grafeno e/ou subestruturas de reticula- ção de grafeno-em-grafeno-em polímero. Nessa modalidade enxofre pode diminuir a reação de cura de peróxido em temperaturas de cura relativamente baixas, que auxi-liarão no processamento de estatores por manter o composto em um estado não curado até que o molde do estator seja totalmente cheio. Enxofre também pode su-plementar a densidade de reticulação de polímero-em polímero se as reações de peróxido tiverem uma afinidade mais elevada para reagir com as partículas de gra- feno. O resultado geral é um aumento em módulo com existência a rasgadura po- tencialmente mais elevada, visto que as subestruturas do composto quebrarão limi-tes de rasgadura natural entre os polímeros e limites de polímero-com-grafeno. A figura 13 mostra um exemplo de butadieno de nitrila 602 tendo reticulações de enxo-fre 604. A figura 13(a)-(d) mostra um processo de etapa por etapa de vulcanização de enxofre de polímeros. A figura 13(d) mostra o resultado final em escala maior de vulcanização de enxofre desse exemplo. A figura 14 mostra uma modalidade de exemplo de composto de estator elastomérico aperfeiçoado de grafeno tendo reticu- lações de grafeno funcionalizado de polímero em enxofre 610. Reticulações de po-límero com polímero 620 são mostradas vulcanizando o NBR de polímero 630 ou alternativamente HNBR (não mostrado). Com referência à figura 15, uma modalidade de reticulação de grafeno funcionalizado de oxigênio/peróxido para um coagente trifuncional por meio de um peróxido orgânico é mostrado 612. Trimetacrilato de tri- metilol propano 614 ou coagentes trifuncionalizados similares podem ser utilizados para aumentar a densidade de reticulação do composto. Um grupo de etileno de co- agente reticulado em polímero através de vulcanização de peróxido é mostrado 616 embora outros coagentes trifuncionais possam ser usados.
[042]Devido em parte a resistência a calor aumentada, dissipação térmica mais rápida, e rigidez estrutural aperfeiçoada, um estator elastomérico aperfeiçoado de grafeno permite tempo de operação mais longo entre falhas no fundo do poço do que designs anteriores. Mais especificamente e além disso, um estator aperfeiçoado de grafeno pode ter módulos de tração de estado curado, resistência a rasgadura, módulo de cisalhamento, módulo de compressão, estabilidade dinâmica elástica, resistividade em temperatura elevada a cisão de cadeia de polímero, resistência a abrasão de superfície, excepcionais, a sólidos fluidos de perfuração e acabamento de metal de rotor e resistência a intumescimento de fluido. Cada dessas proprieda-des pode fornecer sinergias que permitem desempenho de fundo de poço e longevi-dade bem maiores quando comparado com designs anteriores na indústria.
[043]Embora os conceitos revelados aqui tenham sido descritos com relação à forma preferida de por em prática a mesma e modificações da mesma, aqueles com conhecimentos na técnica entenderão que muitas outras modificações podem ser feitas na mesma. Por conseguinte, não se pretende que o escopo desses conceitos seja modo algum limitado pela descrição acima.

Claims (16)

1. Seção de energia de cavidade progressiva CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: um rotor, e um estator compreendendo um revestimento interno de estator elastomérico aperfeiçoado de grafeno e tubular exterior de metal, o revestimento interno compre-endendo um material elastomérico, em que o material elastomérico compreende par-tículas de grafeno dispersas em borracha, em que a borracha é uma NBR, HNBR, XNBR, XHNBR ou polímero à base de fluoroelastômero e as partículas de grafeno tendo espessura de duas a trinta folhas de camada de grafeno de carbono.
2. Seção de energia de cavidade progressiva, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que as partículas de grafeno incluem partículas de grafeno não funcionalizadas tendo uma espessura de duas a trinta folhas de ca-mada de grafeno de carbono.
3. Seção de energia de cavidade progressiva, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que as partículas de grafeno incluem partículas de grafeno funcionalizadas tendo uma espessura de duas a trintas folhas de camada de grafeno de carbono.
4. Seção de energia de cavidade progressiva, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADA pelo fato de que as partículas de grafeno incluem uma ou mais folhas de grafeno tendo um grupo funcional covalentemente ligado a um ou mais átomos de carbono em cada folha de grafeno.
5. Seção de energia de cavidade progressiva, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADA pelo fato de que as partículas de grafeno incluem grupos fun-cionais tendo uma hibridização sp3 de ligação simples ou uma hibridização sp2 com ligações de carbono sob tensão, desse modo deformando levemente as folhas de grafeno de carbono.
6. Seção de energia de cavidade progressiva, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o material elastomérico inclui partículas de grafeno dispersas homogeneamente na NBR, a NBR tendo viscosidade Mooney a 100 °C de 20 a 75 unidades Mooney.
7. Seção de energia de cavidade progressiva, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o material elastomérico inclui partículas de grafeno dispersas homogeneamente na NBR, a NBR com um teor de acrilonitrila que varia de 25% a 65%.
8. Seção de energia de cavidade progressiva, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o material elastomérico inclui partículas de grafeno dispersas homogeneamente na HNBR, a HNBR tendo uma viscosidade Mo-oney a 100°C de 20 a 75 unidades Mooney.
9. Seção de energia de cavidade progressiva, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o material elastomérico inclui partículas de grafeno dispersas homogeneamente na HNBR, a HNBR com um teor de acrilonitrila que varia de 25% a 65%.
10. Seção de energia de cavidade progressiva, de acordo com a reivindica-ção 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o material elastomérico inclui partículas de grafeno dispersas homogeneamente na XNBR, a XNBR tendo uma viscosidade Mooney a 100°C de 20 a 75 unidades Mooney.
11. Seção de energia de cavidade progressiva, de acordo com a reivindica-ção 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o material elastomérico inclui partículas de grafeno dispersas homogeneamente na XNBR, a XNBR com um teor de acriloni- trila que varia de 25% a 65%.
12. Seção de energia de cavidade progressiva, de acordo com a reivindica-ção 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o material elastomérico inclui partículas de grafeno dispersas homogeneamente na XHNBR, a XHNBR tendo uma viscosida- de Mooney a 100°C de 20 a 75 unidades Mooney.
13. Seção de energia de cavidade progressiva, de acordo com a reivindica-ção 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o material elastomérico inclui partículas de grafeno dispersas homogeneamente na XHNBR, a XHNBR com um teor de acri- lonitrila que varia de 25% a 65%.
14. Seção de energia de cavidade progressiva, de acordo com a reivindica-ção 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o material elastomérico inclui partículas de grafeno dispersas homogeneamente no polímero à base de fluoroelastômero, em que o polímero à base de fluoroelastômero tem uma viscosidade Mooney a 100°C de 20 a 100 unidades Mooney.
15. Seção de energia de cavidade progressiva, de acordo com a reivindica-ção 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o material elastomérico inclui partículas de grafeno homogeneamente dispersas na XHNBR, em que a XHNBR é carboxílico funcionalizado e contém 25% a 65% de acrilonitrila.
16. Seção de energia de cavidade progressiva, de acordo com a reivindica-ção 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o material elastomérico inclui partículas de grafeno, as partículas de grafeno compreendendo partículas de grafeno que são peróxido/oxigênio funcionalizado.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150122549A1 (en) 2013-11-05 2015-05-07 Baker Hughes Incorporated Hydraulic tools, drilling systems including hydraulic tools, and methods of using hydraulic tools
EP3108142B1 (en) 2014-02-18 2017-11-15 Vert Rotors UK Limited Rotary positive-displacement machine
FR3022490B1 (fr) * 2014-06-18 2018-05-18 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Renfort, metallique ou metallise, graphenise
US9796834B2 (en) 2015-06-15 2017-10-24 PV Fluid Products, Inc. Stator compound having an NBIR terpolymer elastomeric base and stators and downhole motors using the same
US10612381B2 (en) 2017-05-30 2020-04-07 Reme Technologies, Llc Mud motor inverse power section
JP6861423B2 (ja) * 2017-06-06 2021-04-21 国立大学法人東京工業大学 フルオロエラストマー組成物及びその成形品
DE102019120368A1 (de) * 2019-07-29 2021-02-04 Carl Freudenberg Kg Dynamische Wellenabdichtung
US20210102049A1 (en) * 2019-10-03 2021-04-08 Halliburton Energy Services, Inc. Elastomer Compounds for Use Within a Borehole
CN110724321A (zh) * 2019-12-09 2020-01-24 陕西省石油化工研究设计院 一种石墨烯基耐磨定子橡胶复合材料及其制备方法
CN111550400A (zh) * 2020-05-14 2020-08-18 天津市百利溢通电泵有限公司 一种外转子具有橡胶内衬套的轴流式内啮合容积泵
CN112029163B (zh) * 2020-08-19 2022-08-23 吴立中 功能化氧化石墨烯丁腈橡胶及无牙痕牙块的制备方法
US11788356B2 (en) * 2021-11-23 2023-10-17 Halliburton Energy Services, Inc. Optimized adhesive thickness for metal-to-elastomer bonding in oilfield mud motor and pump stators
CN116443875A (zh) * 2023-04-11 2023-07-18 淮阴工学院 一种氮掺杂多孔炭材料的制备方法及应用

Family Cites Families (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH372423A (de) 1958-08-12 1963-10-15 Ciba Geigy Verfahren zur Herstellung von Feststoffpräparaten
US3141050A (en) 1960-08-16 1964-07-14 Leyman Corp Mechanical orientation of magnetically anisotropic particles
US3312763A (en) 1964-11-10 1967-04-04 Peccerill Orientation of particles in elastomer materials
US3949141A (en) 1974-05-06 1976-04-06 Owens-Corning Fiberglas Corporation Fiber reinforced elastomers
DE2931737A1 (de) 1979-08-04 1981-02-26 Basf Ag Verfahren zur herstellung von formkoerpern aus ungesaettigten polyesterharzen
US4356280A (en) 1981-04-15 1982-10-26 Allied Corporation Additive dispersions and process for their incorporation with fiber-forming polymers
US4443573A (en) 1981-04-15 1984-04-17 Allied Corporation Additive dispersions and process for their incorporation with fiber-forming polymers
US4547546A (en) 1983-06-27 1985-10-15 Allied Corporation Additive dispersions and process for their incorporation with fiber-forming polymer
CH667096A5 (de) 1985-11-22 1988-09-15 Sika Ag Verfahren zur herstellung eines bau- und/oder konstruktionsmaterials.
US6183226B1 (en) 1986-04-24 2001-02-06 Steven M. Wood Progressive cavity motors using composite materials
US5363929A (en) 1990-06-07 1994-11-15 Conoco Inc. Downhole fluid motor composite torque shaft
US5466526A (en) 1992-07-16 1995-11-14 Magata; Katsumi Far infrared radiant composite fiber containing metal
US5759019A (en) 1994-02-14 1998-06-02 Steven M. Wood Progressive cavity pumps using composite materials
US5722820A (en) 1996-05-28 1998-03-03 Robbins & Myers, Inc. Progressing cavity pump having less compressive fit near the discharge
US6726990B1 (en) 1998-05-27 2004-04-27 Nanogram Corporation Silicon oxide particles
US20020084029A1 (en) 1997-10-15 2002-07-04 Aps Technology, Inc. Stator especially adapted for use in a helicoidal pump/motor and method of making same
US6102681A (en) 1997-10-15 2000-08-15 Aps Technology Stator especially adapted for use in a helicoidal pump/motor
US6309195B1 (en) 1998-06-05 2001-10-30 Halliburton Energy Services, Inc. Internally profiled stator tube
DE19852380C2 (de) 1998-11-13 2001-11-22 Wilhelm Kaechele Gmbh Elastome Schnecke für eine Exzenterschneckenpumpe oder einen Untertagebohrmotor
US6630231B2 (en) 1999-02-05 2003-10-07 3M Innovative Properties Company Composite articles reinforced with highly oriented microfibers
DE19950258A1 (de) 1999-10-18 2001-04-26 Wilhelm Kaechele Gmbh Elastome Stator mit stabilen Stirnring
US20020064655A1 (en) 2000-09-08 2002-05-30 Louis Morin Brass plated carbon fiber reinforced rubber
US7094285B2 (en) 2000-09-20 2006-08-22 Goodrich Corporation Inorganic matrix compositions, composites incorporating the matrix, and process of making the same
EP1236765A1 (de) 2001-02-28 2002-09-04 hanse chemie GmbH Siliciumdioxiddispersion
US6689835B2 (en) 2001-04-27 2004-02-10 General Electric Company Conductive plastic compositions and method of manufacture thereof
US6428890B1 (en) 2001-06-07 2002-08-06 National Cheng Kung University Polymer matrix composite and method for making the same
FR2826407B1 (fr) 2001-06-21 2004-04-16 Pcm Pompes Stator de pompe moineau et procede pour sa fabrication
US6709758B2 (en) * 2001-11-09 2004-03-23 Lord Corporation Room temperature curable X-HNBR coating
US6604922B1 (en) 2002-03-14 2003-08-12 Schlumberger Technology Corporation Optimized fiber reinforced liner material for positive displacement drilling motors
US7074499B2 (en) 2002-03-22 2006-07-11 Holofiber, Llc Polymeric fiber composition and method
CN1246383C (zh) 2002-04-24 2006-03-22 旭化成株式会社 改性嵌段共聚物组合物
US7132469B2 (en) 2002-06-28 2006-11-07 Reinforced Polymers, Inc. Molding compositions with solid thermoplastic elastomer thickeners and products obtained therefrom
CN1688428A (zh) 2002-10-15 2005-10-26 陶氏环球技术公司 含有纤维增强的热塑性聚合物组合物的制品
US7071258B1 (en) 2002-10-21 2006-07-04 Nanotek Instruments, Inc. Nano-scaled graphene plates
EP1558847A1 (en) 2002-10-21 2005-08-03 Noetic Engineering Inc. Stator of a moineau-pump
GB2423796C (en) 2003-10-27 2007-06-06 Dyna Drill Technologies Inc Asymmetric contouring of elastomer liner on lobes in a moineau style power section stator
US20050089429A1 (en) 2003-10-27 2005-04-28 Dyna-Drill Technologies, Inc. Composite material progressing cavity stators
US7316548B2 (en) 2003-11-17 2008-01-08 Artemis Kautschuk-Und Kunststoff-Technik Gmbh Stator for an eccentric screw pump or an eccentric worm motor operating on the Moineau principle
DE102004021738A1 (de) 2004-04-30 2005-11-17 Bayer Chemicals Ag Verfahren zur Herstellung von siliziumdioxidhaltigen Perlpolymerisaten
US7407372B2 (en) 2004-05-14 2008-08-05 Robbins & Myers Energy Systems L.P. Progressing cavity pump or motor
US7517202B2 (en) 2005-01-12 2009-04-14 Smith International, Inc. Multiple elastomer layer progressing cavity stators
US7396220B2 (en) 2005-02-11 2008-07-08 Dyna-Drill Technologies, Inc. Progressing cavity stator including at least one cast longitudinal section
US20110223405A1 (en) 2005-11-18 2011-09-15 Northwestern University Composite polymer film with graphene nanosheets as highly effective barrier property enhancers
US7604049B2 (en) * 2005-12-16 2009-10-20 Schlumberger Technology Corporation Polymeric composites, oilfield elements comprising same, and methods of using same in oilfield applications
US20080050259A1 (en) * 2006-08-25 2008-02-28 Dyna-Drill Technologies, Inc. Highly reinforced elastomer for use in downhole stators
JP2008056765A (ja) * 2006-08-30 2008-03-13 Mitsubishi Rayon Co Ltd カーボンナノチューブ含有構造体及びその製造方法
US7745528B2 (en) * 2006-10-06 2010-06-29 The Trustees Of Princeton University Functional graphene-rubber nanocomposites
US20080145647A1 (en) 2006-12-13 2008-06-19 Rahul Ganguli Metal impregnated composites and methods of making
RU2009137000A (ru) 2007-03-07 2011-04-20 НЭШНЛ ОЙЛВЕЛЛ ВАРКО, Эл.Пи. (US) Вращательное устройство
US7950914B2 (en) 2007-06-05 2011-05-31 Smith International, Inc. Braze or solder reinforced Moineau stator
US7878774B2 (en) 2007-06-05 2011-02-01 Smith International, Inc. Moineau stator including a skeletal reinforcement
US20100038142A1 (en) 2007-12-18 2010-02-18 Halliburton Energy Services, Inc. Apparatus and method for high temperature drilling operations
US8197241B2 (en) 2007-12-18 2012-06-12 Schlumberger Technology Corporation Nanocomposite Moineau device
US20090152009A1 (en) * 2007-12-18 2009-06-18 Halliburton Energy Services, Inc., A Delaware Corporation Nano particle reinforced polymer element for stator and rotor assembly
US8075794B2 (en) 2008-07-01 2011-12-13 Teledyne Scientific & Imaging, Llc Magnetic graphite nanoplatelets
US20110156357A1 (en) * 2009-12-28 2011-06-30 Nissin Kogyo Co., Ltd. Dynamic seal member
EP2553007A4 (en) * 2010-03-26 2014-11-19 Univ Hawaii NANOMATERIAL-REINFORCED RESINS AND RELATED MATERIALS
US8919461B2 (en) 2010-07-21 2014-12-30 Baker Hughes Incorporated Well tool having a nanoparticle reinforced metallic coating
US8944789B2 (en) * 2010-12-10 2015-02-03 National Oilwell Varco, L.P. Enhanced elastomeric stator insert via reinforcing agent distribution and orientation
US20130224452A1 (en) * 2012-02-28 2013-08-29 Indian Institute Of Technology Madras Metal nanoparticle-graphene composites and methods for their preparation and use
US20140011969A1 (en) 2012-05-07 2014-01-09 University Of Louisville Research Foundation, Inc. Methods for fabricating polymer composites
US9174413B2 (en) * 2012-06-14 2015-11-03 International Business Machines Corporation Graphene based structures and methods for shielding electromagnetic radiation
US8587945B1 (en) * 2012-07-27 2013-11-19 Outlast Technologies Llc Systems structures and materials for electronic device cooling
US9796834B2 (en) * 2015-06-15 2017-10-24 PV Fluid Products, Inc. Stator compound having an NBIR terpolymer elastomeric base and stators and downhole motors using the same

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