CN113801418A - 一种低温可溶桥塞的密封胶筒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温可溶桥塞的密封胶筒及其制备方法，涉及油气井封层设备技术领域。该密封胶筒采用聚乙烯醇树脂、增塑剂、缚酸剂和填料进行复配，通过成分和配比的调整，起到协同增效的作用，使得到的密封胶筒熔点较低，易于成型和加工，且密封胶筒的硬度、强度等机械性能适于油气井密封的使用要求，承压密封性、装配性能和低温溶解性能均较好。本发明提供的低温可溶桥塞的密封胶筒可具体制备为密封胶筒，此密封胶筒用作油气井的桥塞配件，与其他组件具有良好的装配性和理想的承压密封性，以有效地对油气井进行封层，而当油气井需要疏通时，可以在低温条件下水中快速溶解，很好地满足油气井封层设备的使用要求。

Description

一种低温可溶桥塞的密封胶筒及其制备方法
技术领域
本发明涉及油气井封层设备技术领域，尤其涉及一种低温可溶桥塞的密封胶筒及其制备方法。
背景技术
桥塞是一种用于油气井中封层的设备，具有施工工序少、周期短、卡封位置准确等特点，因此在油气井采油、维修等领域中得到了广泛的应用。在实际生产作业时，采用桥塞对油气井进行封堵，封堵一段时间后，桥塞溶解而实现全通径解封，工时和作业成本都大大降低。胶筒作为桥塞的一部分，要求能在井下环境，达到封堵要求，然后能在水中几乎完全溶解。目前市面上使用的可溶性密封件在水中溶解温度普遍偏高，无法实现在水中低温几乎完全溶解。
因而，目前的可溶性桥塞相关技术仍有待改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可实现低温溶解的桥塞密封胶筒及其制备方法，以克服现有技术的不足。
为了解决上述问题，本发明提出以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种低温可溶桥塞的密封胶筒，包括以下组分制备得到：
聚乙烯醇树脂30-50重量份；
增塑剂30-55重量份；
缚酸剂1-20重量份；
填料10-100重量份。
其进一步地技术方案为，所述低温可溶桥塞的密封胶筒，包括以下组分制备得到：
聚乙烯醇树脂35-45重量份；
增塑剂35-45重量份；
缚酸剂1-10重量份；
填料10-70重量份。
其进一步地技术方案为，所述聚乙烯醇树脂与所述增塑剂的质量比为0.55-1.67：1，优选为0.78-1.29:1。
其进一步地技术方案为，所述聚乙烯醇树脂满足以下条件的至少一种：
聚合度为1000-2500；
醇解度为95-99.5％。
其进一步地技术方案为，所述增塑剂包括水、亲水性多元醇、亲水性多元醇醚、亲水性脂肪胺、亲水性脂肪醇胺、多元醇酯、亲水性酰胺、二甲基亚砜、双酚A和邻苯类增塑剂中的一种或多种。
优选地，所述亲水性多元醇包括甘油、乙二醇、聚乙二醇、山梨醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇和甘露醇中的一种或多种；
优选地，所述亲水性脂肪胺包括乙二胺和三乙胺中的一种或多种；
优选地，所述脂肪醇胺包括二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种；
优选地，所述亲水性酰胺包括己内酰胺、甲酰胺、乙酰胺和碳酰胺中的一种或多种；
优选地，所述多元醇酯包括醋酸甘油酯类增塑剂，优选所述醋酸甘油酯类增塑剂包括单醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯和三醋酸甘油酯中的一种或多种；
优选地，所述邻苯类增塑剂包括邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯中的一种或多种。
其进一步地技术方案为，所述增塑剂包括水、亲水性多元醇、多元醇酯和双酚A的混合物。
其进一步地技术方案为，所述增塑剂中，包括水1-25重量份、亲水性多元醇18-30重量份、多元醇酯1-10重量份和双酚A 0.5-5重量份。
其进一步地技术方案为，所述缚酸剂包括N,N-二异丙基乙胺、4-二甲氨基吡啶、三乙醇胺、四丁基溴化铵、碳酸钾、碳酸铵、碳酸钠、氢氧化镁、氢氧化钙、吡啶、三乙胺和碳酸钾的一种或多种，优选为氢氧化镁。
其进一步地技术方案为，所述填料包括炭黑、氢氧化铝、碳酸钙、碳酸镁、滑石粉、皂石粉、云母粉、高岭土、硅灰石、硅藻土、石英粉、长石粉、膨润土、海泡石、凹凸棒石、石棉、叶蜡石粉、绿泥石、透闪石、电气石、蛭石、硫酸钙、硫酸钡、明矾石和石墨的一种或多种。
其进一步地技术方案为，所述低温可溶桥塞的密封胶筒满足以下条件的至少一种：
所述低温可溶桥塞的密封胶筒的壁厚为3-30mm；
所述低温可溶桥塞的密封胶筒的长度为20-400mm；
所述低温可溶桥塞的密封胶筒的邵氏硬度为65-95A；
在小于等于70摄氏度的水中、70MPa压力条件下，所述低温可溶桥塞的密封胶筒的承压时间不小于24h；
在40-70摄氏度的水中，所述低温可溶桥塞的密封胶筒的降解时间为4-30天。
本发明还提供一种制备所述的低温可溶桥塞的密封胶筒的方法，包括：
按比例，将聚乙烯醇树脂、增塑剂、缚酸剂和填料混合，得到原料混合物；
将所述原料混合物进行成型处理，得到所述密封胶筒。
与现有技术相比，本发明所能达到的技术效果包括：
本发明提供的低温可溶桥塞的密封胶筒，采用聚乙烯醇树脂、增塑剂、缚酸剂和填料进行复配，通过成分和配比的调整，起到协同增效的作用，使得到的密封胶筒熔点较低，易于成型和加工，且密封胶筒的硬度、强度等机械性能适于油气井密封的使用要求，承压密封性、装配性能和低温溶解性能均较好。本发明提供的低温可溶桥塞密封胶筒用作油气井的桥塞配件，与其他组件具有良好的装配性和理想的承压密封性，以有效地对油气井进行封层，而当油气井需要疏通时，可以在低温条件下水中快速溶解，很好地满足油气井封层设备的使用要求。
本发明提供的低温可溶桥塞的密封胶筒制备方法操作步骤简单，容易控制，对生产设备和条件没有苛刻要求，易于实现工业化生产。
具体实施方式
下面将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明实施例。如在本发明实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
需要说明的是，在现有的相关技术中，油气井密封胶筒所用材料通常聚氨酯橡胶，利用聚氨酯中酯基的水解断裂达到溶解效果，但是温度较低时聚氨酯中的酯基较难水解断裂，无法实现低温水解，使用过程中仍存在较大的限制。发明人一直努力尝试开发能够低温溶解的油气井密封材料，发明人发现聚乙烯醇树脂(PVA)可以在80～90℃水中溶解，但是对于油气井应用来说该溶解温度仍然过高，且聚乙烯醇树脂熔点较高，与热分解温度接近，在熔融加工过程中即发生分解，难于热塑加工，同时硬度较大，应用于油气井密封胶筒时装配性不好。对此发明人经过大量探索和试验验证后发现，将聚乙烯醇树脂和特定用量的增塑剂、缚酸剂和填料混合，获得的混合物具有较低的熔点，易于实现热塑加工，且成型后得到的产品具有合适的硬度和较低的溶解温度，可以有效用于油气井密封。
具体地，本发明提供了一种低温可溶桥塞的密封胶筒。根据本发明的实施例，该密封胶筒所用材料包括：聚乙烯醇树脂30-50重量份；增塑剂30-55重量份；缚酸剂1-20重量份；和填料10-100重量份。本发明采用聚乙烯醇树脂、增塑剂、缚酸剂和填料进行复配，通过成分和配比的调整，起到协同增效的作用，使得到的密封胶筒熔点较低，易于成型和加工，且密封胶筒的硬度、强度等机械性能适于油气井密封的使用要求，承压密封性、装配性能和低温溶解性能均较好。本发明提供的低温可溶桥塞密封胶筒用作油气井的桥塞配件，与其他组件具有良好的装配性和理想的承压密封性，以有效地对油气井进行封层，而当油气井需要疏通时，可以在低温条件下水中快速溶解，很好地满足油气井封层设备的使用要求。
一些具体实施例中，聚乙烯醇树脂的具体用量可以为30重量份、32重量份、35重量份、40重量份、42重量份、45重量份、50重量份等，聚乙烯醇树脂分子间和分子内可以形成氢键，物理交联点多，结晶度高，进而可以使得密封胶筒具有满足使用要求的硬度、强度、承压性能等，如果含量过少，则密封胶筒的硬度、强度等降低，无法满足承压密封的使用要求，如果含量过高，则硬度过大，无法实现很好的装配性。
一些具体实施例中，可以采用的聚乙烯醇树脂的聚合度可以为1000-2500(具体如1000、1250、1500、1800、2000、2200、2500等)；醇解度可以为95-99.5％(具体如95％、95.5％、96％、96.5％、97％、97.5％、98％、98.5％、99％、99.5％等)。在上述范围内，得到的密封胶筒具有较低的熔点和较好的熔体流动性，可以实现热塑加工，同时具有合适的硬度、承压密封性和装配性，且在40-70摄氏度的水中即可溶解，实现了低温溶解的效果。一些具体实施例中，可以采用的聚乙烯醇树脂可以为醇解型聚乙烯醇，例如合适的聚乙烯醇产品型号为可乐丽71-30、90-50、T-25、T-66、11-98、5-98、3-98、3-80、03-88、5-88、25-88、40-80、80-18、117、217、2117、28-99、25-80、44-88、95-88、50-94、60-90、24-94、11-98、25-88、30-88等。
一些具体实施例中，增塑剂的含量具体可以为30重量份、35重量份、40重量份、45重量份、50重量份、55重量份等，通过加入小分子物质或低聚合物增塑剂，可以与聚乙烯醇分子链上的羟基形成氢键，从而减少聚乙烯醇相互之间形成氢键的概率，同时增塑剂还可以起到润滑剂的功效以降低体系的熔点，改善材料体系的熔体流动性，使密封胶筒的材料可以在较低的温度下具有较好的流动性、实现热塑加工，更有利于密封件成型，同时还可以降低得到的密封胶筒的溶解温度，实现密封胶筒的低温溶解。另外，还可以减少熔融加工过程中聚乙烯醇树脂缩合脱水造成的化学交联，进而避免密封件的溶解性降低，无法得到目标的溶解性能。
一些具体实施例中，所述聚乙烯醇树脂与所述增塑剂的质量比可以为0.55-1.67：1，具体可以为0.78-1.29:1，更具体可以为0.55:1、0.6：1、0.63：1、0.65：1、0.7：1、0.73：1、0.75：1、0.8：1、0.85：1、0.9：1、0.95：1、1.0：1、1.05：1、1.1：1、1.15：1、1.2：1、1.25：1、1.3：1、1.31：1、1.35：1、1.4：1、1.45：1、1.5：1、1.55：1、1.6:1、1.67：1等。如果增塑剂含量偏高，密封胶筒硬度偏低，无法满足承压密封需求；如果增塑剂含量偏低，密封胶筒硬度偏高，不利于装配，同时由于增塑剂含量偏低，材料体系的熔体流动速度偏低，不利于密封胶筒的成型。而在上述比例范围内，可以有效降低聚乙烯醇树脂的加工温度，可以提高聚乙烯醇树脂组合物的熔体流动速率，有利于密封胶筒成型；同时可以减少熔融加工过程中聚乙烯醇树脂缩合脱水造成的化学交联，避免化学交联降低聚乙烯醇的溶解性，无法得到目标的溶解性能。
根据本发明的实施例，增塑剂可以包括水、亲水性多元醇、亲水性多元醇醚、亲水性脂肪胺、亲水性脂肪醇胺、多元醇酯、亲水性酰胺、二甲基亚砜、双酚A和邻苯类增塑剂中的一种或多种。具体的，所述亲水性多元醇包括甘油、乙二醇、聚乙二醇、山梨醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇和甘露醇中的一种或多种；所述亲水性脂肪胺包括乙二胺、三乙胺；所述脂肪醇胺包括二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多；所述亲水性酰胺包括己内酰胺、甲酰胺、乙酰胺和碳酰胺中的一种或多种；所述多元醇酯包括醋酸甘油酯类增塑剂，所述醋酸甘油酯类增塑剂包括单醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯和三醋酸甘油酯中的一种或多种；所述邻苯类增塑剂包括邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯中的一种或多种。由此，增塑剂降低熔点和溶解温度的效果较佳，且原料来源广泛，成本较低。
一些具体实施例中，增塑剂可以为复合增塑剂，即为两种或两种以上物质的混合物。进一步的，所述复合增塑剂可以包括水、所述亲水性多元醇、多元醇酯和双酚A的混合物。更具体的，所述增塑剂包括水、甘油、所述醋酸甘油酯类增塑剂和双酚A的混合物，其中，醋酸甘油酯类增塑剂具体可以为二醋酸甘油酯。具体的，水作为聚乙烯醇树脂的良溶剂，对聚乙烯醇树脂具有优异的增塑效果；而甘油沸点较高，不易挥发，对聚乙烯醇树脂的增塑效果也较好，特别有利于提高聚乙烯醇树脂的熔体流动速率和熔融成型；醋酸甘油酯类增塑剂为甘油与醋酸的酯化产物，分子结构中羟基较少，增塑效果较甘油弱些，但迁移性较弱，和甘油结合使用可以适当地抑制甘油的迁移；双酚A可以提高聚乙烯醇树脂的热稳定性，减少熔融加工过程中的热氧化造成的化学交联，进而导致密封胶筒的水溶解性下降。本发明中的增塑剂综合搭配使用水、甘油、醋酸甘油酯和双酚A，既可有效成型、控制密封胶筒的硬度和水溶解性，同时还可以提高产品的热稳定性。
一些具体实施例中，所述增塑剂包括：水1-25重量份(具体如1重量份、5重量份、10重量份、15重量份、20重量份、25重量份等)、甘油18-30重量份(具体如18重量份、20重量份、25重量份、30重量份等)、所述醋酸甘油酯类增塑剂1-10重量份(具体如1重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份等)和双酚A为0.5-5重量份(具体如0.5重量份、1重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份等)。具体的，水作为聚乙烯醇树脂的良溶剂，对密封胶筒的硬度具有较大的影响作用，水含量过高会使密封胶筒硬度偏低，不利于密封胶筒的承压密封效果，如果水含量过低，密封胶筒硬度偏高，不利于密封胶筒的装配；甘油具有吸潮及迁移性，暴露于空气中容易吸收水汽并且迁移至密封胶筒表面，此过程容易造成密封胶筒膨胀，如果甘油含量过多，甘油的迁移更为严重，密封胶筒的膨胀更为严重，如果甘油含量过少，熔融热加工过程中的熔体流动速率较低，不利于材料的热加工成型；醋酸甘油酯类增塑剂在起到增塑效果的同时可以有效抑制甘油迁移，如果含量过少，对甘油迁移的抑制不明显，如果含量过多，则造成不必要的浪费；双酚A如果含量过多，会对产品的强度产生不利影响，如果含量过少，产品的热稳定较差。
一些具体实施例中，缚酸剂的具体用量可以为1重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份、20重量份等。缚酸剂可以用于吸收密封胶筒成型过程中产生的酸(具体如醋酸)，避免由于酸的存在促进聚乙烯醇树脂的化学交联，而造成聚乙烯醇树脂熔点和溶解温度较高，同时硬度较大。
一些具体实施例中，所述缚酸剂可以包括N,N-二异丙基乙胺、4-二甲氨基吡啶、三乙醇胺、四丁基溴化铵、碳酸钾、碳酸铵、碳酸钠、氢氧化镁、氢氧化钙、吡啶、三乙胺和碳酸钾的一种或多种，一个具体实施例中，缚酸剂可以为氢氧化镁。由此，可以有效抑制聚乙烯醇树脂的化学交联，得到硬度、承压密封性和低温溶解性均较好的密封胶筒。
具体实施例中，填料的具体用量可以为10-100重量份，具体如10重量份、20重量份、30重量份、340量份、50重量份、60重量份、70重量份、80重量份、90重量份、100重量份等。填料一方面可以起到增强密封胶筒的作用，一方面具有较好的导热效果，可以提高导热率，在成型过程具有较快的散热效果，缩短成型周期，缩短在高温下的时间，从而减少由于高温形成聚乙烯醇树脂缩合脱水造成的化学交联。本发明的密封胶筒填料的比例为10-100重量份，由于无机填料具有较好的导热效果，加大无机填料的添加量可以提高胶筒制品的导热率，在成型过程具有较快的散热效果，缩短成型周期，缩短在高温下的时间，从而减少由于高温形成缩合脱水造成的化学交联。同时由于密封胶筒产品尺寸较大，筒壁较厚，较难在特定时间例如4-30天、优选7-20天、更优选8-16天完全溶解，而本发明通过提高填料的比例，由于所选用填料均为亲水性填料，在溶解过程中有利于水分的扩散，为水分的扩散提供通道，可加速胶筒的溶解。特定比例的填料有助于满足密封胶筒在小于等于70摄氏度水中、70MPa压力下内维持至少24h稳定的承压时间。
一些具体实施例中，所述填料可以包括炭黑、氢氧化铝、碳酸钙、碳酸镁、滑石粉、皂石粉、云母粉、高岭土、硅灰石、硅藻土、石英粉、长石粉、膨润土、海泡石、凹凸棒石、石棉、叶蜡石粉、绿泥石、透闪石、电气石、蛭石、硫酸钙、硫酸钡、明矾石、石墨的一种或多种。由此，增强和导热的效果较佳，且材料来源广泛，易得，成本较低。
具体的，对于厚度和尺寸较大的密封胶筒而言，其在热塑成型领域属于厚制品，成型中比较大的困难是散热慢，结合聚乙烯醇树脂的特点，聚乙烯醇树脂在高温下存在缩合脱水的问题，成型中散热慢，那么聚乙烯醇树脂在高温下的时间较长，缩合脱水的问题会更为严重，造成的后果是：成型产品表面产生较多的凹坑、料花等问题，缩合脱水产生的化学交联，会造成密封件溶解能力下降，甚至无法溶解。而采用上述含量范围的无机填料，由于无机填料具有较好的导热效果，可以提高胶筒制品的导热率，在成型过程具有较快的散热效果，缩短成型周期，缩短在高温下的时间，从而减少由于高温成型缩合脱水造成的化学交联。另外，尺寸较大、壁厚较厚的密封件，溶解也会更加困难，而通过加入上述含量范围的无机填料，且所选用无机填料为亲水性填料，在溶解过程中有利于水分的扩散，为水分的扩散提供通道，可加速密封胶筒的溶解，达到理想的溶解性能。
根据本发明的一些具体实施例，该密封胶筒的材料可以包括：所述聚乙烯醇树脂35-45重量份；所述增塑剂35-45重量份；所述缚酸剂1-10重量份；所述填料10-100重量份。在该含量范围内，制备获得的密封胶筒的硬度合适，装配性能较好，且成型过程中原料组合物的熔点较低，熔体流动性适宜，可以通过热塑加工成型密封胶筒，操作简单、方便，且得到的密封胶筒的低温溶解性较好，40-70摄氏度的水中4-30天即可完全溶解。
本发明提供的低温可溶桥塞的密封胶筒承压密封性、装配性能和低温溶解性能均较好，可以很好的满足油气井密封的使用要求。根据本发明实施例的密封胶筒，邵氏硬度可以为65-95A，优选70-90A，具体可以为75-85A，更具体可以为75A、76A、77A、78A、79A、80A、81A、82A、83A、84A、85A等；在该硬度范围内，具有较好的装配性和承压密封性，在小于等于70摄氏度的水中、70MPa压力条件下，所述密封胶筒的承压时间不小于24h(具体如24h、26h、28h、30h、32h、36h、40h等)；且在40-70摄氏度的水中，所述密封胶筒的降解时间为4-30天(具体如4天、5天、6天、7天、8天、9天、10天、11天、12天、13天、14天、15天、18天、20天、22天、25天、28天、30天等)。可以充分的满足油气井封层设备的使用要求。
根据本发明的实施例，所述密封胶筒，具体形状和具体尺寸均可以根据需要进行选择，一些具体实施例中，所述密封胶筒的壁厚可以为3-30mm(具体为3mm、6mm、8mm、10mm、15mm、20mm、25mm等)；长度可以为20-400mm(具体如20mm、50mm、100mm、150mm、200mm、300mm、400mm等)。由此，密封胶筒的成分和配比和该尺寸范围配合效果更好，获得的胶筒的使用性能更佳，且可适用于绝大部分油气井的使用要求。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种制备前面所述的密封胶筒的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将聚乙烯醇树脂、增塑剂、缚酸剂和填料混合，得到原料混合物；将所述原料混合物进行成型处理，得到所述密封胶筒。该方法操作步骤简单，容易控制，对生产设备和条件没有苛刻要求，易于实现工业化生产。
根据本发明的实施例，成型处理可以为包括注塑和模压工艺中的至少一种。由此，操作简单，对设备和参数没有苛刻要求，易于实现。
根据本发明的实施例，水虽然是聚乙烯醇树脂很好的增塑剂，但是由于水的沸点为100摄氏度，远低于聚乙烯醇树脂的加工温度，在熔融加工过程中极易挥发，进而可能使密封胶筒表面产生凹坑、沙眼、料花、熔接痕等表观缺陷，加大产品加工难度，同时成型过程中水分会挥发，水分含量不好控制，影响最终产品品质。因此，当增塑剂包括水时，可以将除水以外的增塑剂与乙烯醇树脂、缚酸剂和填料预先混合，进行成型处理，然后再使成型后的产品进行吸水。具体的，可以将成型处理之后的产品置于一定湿度和一定温度环境下预定时间，使其吸收合适的水分，以使得密封胶筒具有合适的硬度、承压密封性和溶解性能。一些具体实施例中，可以将成型后得到的产品置于温度为10-40摄氏度，优选为15-35摄氏度；湿度为30-100％，优选为50-100％的环境中预定时间，具体时间可以根据密封胶筒的吸水量和性能灵活调整，在此不再过多赘述。
如下为具体实施例：
实施例1
将除水以外的原料混合，并将得到的原料混合物进行注塑成型，得到胶筒坯体，然后将胶筒坯体放置于10-40摄氏度、湿度为30-100％的环境下进行吸水预定时间，得到胶筒，得到的胶筒中各组分的含量如表1所示。
其中，PVA树脂的聚合度为2400，醇解度为98％；PVA树脂/增塑剂＝0.94:1；缚酸剂为碳酸钠，填料为碳酸钙。
实施例2-16
将除水以外的原料混合，并将得到的原料混合物进行注塑成型，得到胶筒坯体，然后将胶筒坯体放置于10-40摄氏度、湿度为30-100％的环境下进行吸水预定时间，得到胶筒，得到的胶筒中各组分的含量如表1所示。
其中，PVA树脂的聚合度为2400，醇解度为98％；PVA树脂/增塑剂如表1所示；缚酸剂为碳酸钠，填料为碳酸钙。
实施例17
将除水以外的原料混合，并将得到的原料混合物进行注塑成型，得到胶筒坯体，然后将胶筒坯体放置于10-40摄氏度、湿度为30-100％的环境下进行吸水预定时间，得到胶筒，得到的胶筒中各组分的含量如表1所示。
其中，PVA树脂的聚合度为1200，醇解度为98％；PVA树脂/增塑剂＝0.94:1；缚酸剂为碳酸钠，填料为碳酸钙。
实施例18
将除水以外的原料混合，并将得到的原料混合物进行注塑成型，得到胶筒坯体，然后将胶筒坯体放置于10-40摄氏度、湿度为30-100％的环境下进行吸水预定时间，得到胶筒，得到的胶筒中各组分的含量如表1所示。
其中，PVA树脂的聚合度为1700，醇解度为98％；PVA树脂/增塑剂＝0.94:1；缚酸剂为碳酸钠，填料为碳酸钙。
实施例19
将除水以外的原料混合，并将得到的原料混合物进行注塑成型，得到胶筒坯体，然后将胶筒坯体放置于10-40摄氏度、湿度为30-100％的环境下进行吸水预定时间，得到胶筒，得到的胶筒中各组分的含量如表1所示。
其中，PVA树脂的聚合度为1800，醇解度为98％；PVA树脂/增塑剂＝0.94:1；缚酸剂为碳酸钠，填料为碳酸钙。
实施例20
将除水以外的原料混合，并将得到的原料混合物进行注塑成型，得到胶筒坯体，然后将胶筒坯体放置于10-40摄氏度、湿度为30-100％的环境下进行吸水预定时间，得到胶筒，得到的胶筒中各组分的含量如表1所示。
其中，PVA树脂的聚合度为2400，醇解度为95％；PVA树脂/增塑剂＝0.94:1；缚酸剂为碳酸钠，填料为碳酸钙。
实施例21
将除水以外的原料混合，并将得到的原料混合物进行注塑成型，得到胶筒坯体，然后将胶筒坯体放置于10-40摄氏度、湿度为30-100％的环境下进行吸水预定时间，得到胶筒，得到的胶筒中各组分的含量如表1所示。
其中，PVA树脂的聚合度为2400，醇解度为97％；PVA树脂/增塑剂＝0.94:1；缚酸剂为碳酸钠，填料为碳酸钙。
实施例22
将除水以外的原料混合，并将得到的原料混合物进行注塑成型，得到胶筒坯体，然后将胶筒坯体放置于10-40摄氏度、湿度为30-100％的环境下进行吸水预定时间，得到胶筒，得到的胶筒中各组分的含量如表1所示。
其中，PVA树脂的聚合度为2400，醇解度为99％；PVA树脂/增塑剂＝0.94:1；缚酸剂为碳酸钠，填料为碳酸钙。
实施例23
同实施例1，区别在于缚酸剂为三乙醇胺。
实施例24
同实施例1，区别在于缚酸剂为4-二甲氨基吡啶。
实施例25
同实施例1，区别在于缚酸剂为四丁基溴化铵。
实施例26
同实施例1，区别在于缚酸剂为吡啶。
实施例27
同实施例1，区别在于缚酸剂为三乙胺。
实施例28
同实施例1，区别在于缚酸剂为氢氧化镁。
实施例29
同实施例1，区别在于缚酸剂为氢氧化钙。
实施例30
同实施例1，区别在于缚酸剂为碳酸钠，填料为滑石粉。
实施例31
将除水以外的原料混合，并将得到的原料混合物进行注塑成型，得到胶筒坯体，然后将胶筒坯体放置于10-40摄氏度、湿度为30-100％的环境下进行吸水预定时间，得到胶筒，得到的胶筒中各组分的含量如表1所示。
其中，PVA树脂的聚合度为1700，醇解度为99.5％；PVA树脂/增塑剂＝1.01:1缚酸剂为氢氧化镁，填料为碳酸钙和炭黑。
实施例32-35
将除水以外的原料混合，并将得到的原料混合物进行注塑成型，得到胶筒坯体，然后将胶筒坯体放置于10-40摄氏度、湿度为30-100％的环境下进行吸水预定时间，得到胶筒，得到的胶筒中各组分的含量如表1所示。
其中，PVA树脂的聚合度为1700，醇解度为99.5％；PVA树脂/增塑剂＝1.01:1；缚酸剂为氢氧化镁，填料为碳酸钙和炭黑。
实施例36-39
将除水以外的原料混合，并将得到的原料混合物进行注塑成型，得到胶筒坯体，然后将胶筒坯体放置于10-40摄氏度、湿度为30-100％的环境下进行吸水预定时间，得到胶筒，得到的胶筒中各组分的含量如表1所示。
其中，PVA树脂的聚合度为1800，醇解度为95％；PVA树脂/增塑剂＝1.01:1；缚酸剂为氢氧化钙，填料为氢氧化铝。
实施例40
将除水以外的原料混合，并将得到的原料混合物进行注塑成型，得到胶筒坯体，然后将胶筒坯体放置于10-40摄氏度、湿度为30-100％的环境下进行吸水预定时间，得到胶筒，得到的胶筒中各组分的含量如表1所示。
其中，PVA树脂的聚合度为1800，醇解度为98％；PVA树脂/增塑剂＝1.07:1；缚酸剂为碳酸钠，填料为碳酸钙。
实施例41
将除水以外的原料混合，并将得到的原料混合物进行注塑成型，得到胶筒坯体，然后将胶筒坯体放置于10-40摄氏度、湿度为30-100％的环境下进行吸水预定时间，得到胶筒，得到的胶筒中各组分的含量如表1所示。
其中，PVA树脂的聚合度为2400，醇解度为95％；PVA树脂/增塑剂＝1.07:1；缚酸剂为碳酸钠，填料为碳酸钙。
实施例42
将除水以外的原料混合，并将得到的原料混合物进行注塑成型，得到胶筒坯体，然后将胶筒坯体放置于10-40摄氏度、湿度为30-100％的环境下进行吸水预定时间，得到胶筒，得到的胶筒中各组分的含量如表1所示。
其中，PVA树脂的聚合度为2400，醇解度为98％；PVA树脂/增塑剂＝1.07:1；缚酸剂为庆氢氧化钙，填料为碳酸钙。
实施例43
将除水以外的原料混合，并将得到的原料混合物进行注塑成型，得到胶筒坯体，然后将胶筒坯体放置于10-40摄氏度、湿度为30-100％的环境下进行吸水预定时间，得到胶筒，得到的胶筒中各组分的含量如表1所示。
其中，PVA树脂的聚合度为2400，醇解度为98％；PVA树脂/增塑剂＝1.07:1；缚酸剂为碳酸钠，填料为氢氧化铝。
实施例44
将除水以外的原料混合，并将得到的原料混合物进行注塑成型，得到胶筒坯体，然后将胶筒坯体放置于10-40摄氏度、湿度为30-100％的环境下进行吸水预定时间，得到胶筒，得到的胶筒中各组分的含量如表1所示。
其中，PVA树脂的聚合度为1800，醇解度为95％；PVA树脂/增塑剂＝1.09:1；缚酸剂为氢氧化钙，填料为氢氧化铝。
实施例45
同实施例44，差别在于甘油替换为聚乙二醇。
实施例46
同实施例44，差别在于甘油替换为三羟甲基丙烷。
实施例47
同实施例44，差别在于二醋酸甘油酯替换为单醋酸甘油酯。
实施例48
同实施例44，差别在于二醋酸甘油酯替换为三醋酸甘油酯。
实施例49
同实施例44，差别在于水替换为三乙胺。
实施例50
同实施例44，差别在于甘油替换为二乙醇胺。
实施例51
同实施例44，差别在于二醋酸甘油酯替换为乙酰胺。
实施例52
同实施例44，差别在于双酚A换为邻苯二甲酸二丁酯。
对比例1-5
将除水以外的原料混合，并将得到的原料混合物进行注塑成型，得到胶筒坯体，然后将胶筒坯体放置于10-40摄氏度、湿度为30-100％的环境下进行吸水预定时间，得到胶筒，得到的胶筒中各组分的含量如表1所示。
其中，PVA树脂的聚合度为1700，醇解度为99.5％；PVA树脂/增塑剂＝0.44:1；缚酸剂为氢氧化镁，填料为碳酸钙和炭黑。
对比例6
将除水以外的原料混合，并将得到的原料混合物进行注塑成型，得到胶筒坯体，然后将胶筒坯体放置于10-40摄氏度、湿度为30-100％的环境下进行吸水预定时间，得到胶筒，得到的胶筒中各组分的含量如表1所示。
其中，PVA树脂的聚合度为1700，醇解度为99.55％；PVA树脂/增塑剂＝2.14:1；缚酸剂为氢氧化镁，填料为碳酸钙和炭黑。
表1：
Figure BDA0003260003140000151
Figure BDA0003260003140000161
Figure BDA0003260003140000171
性能检测：
1、硬度测试：使用邵氏A型硬度计，依据GB/T531-1999橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法进行测试，测试结果见表2。硬度范围要求65-95A，优选为75-85A。
2、溶解性能测试：将可溶性胶筒放入50摄氏度水中浸泡，观察胶筒溶解情况，记录胶筒溶解成无强度小碎渣所需的时间，超过30天的不继续跟踪，记录为>30天。测试结果见表2。
3、装配性、承压密封性：将可溶性胶筒装配成桥塞，如果能够和金属件成功装配得到桥塞，即认为装配性合格，反之则装配性不合格；将桥塞放入50摄氏度水中，施加70Mpa压力检测24h内压力的稳定性，压力稳定则为“О”，24h内出现压力下降，则为“×”。测试结果见表2。
4、熔点：使用德国耐驰同步热分析仪测试，在氮气气氛下，以5摄氏度/分钟的速率从室温升温至300摄氏度，取第一个吸热峰的峰值温度作为熔点。
测试等级/整体性能判断标准：
A+：同时满足4个条件：硬度75-85A，溶解时间≤15天、装配性合格、承压密封性稳定；
A-：有1-2个条件不满足：硬度75-85A，溶解时间≤15天、装配性合格、承压密封性稳定；
B：至少有3个条件不满足：硬度75-85A，溶解时间≤15天、装配性合格、承压密封性稳定；
测试结果见表2。
表2：
Figure BDA0003260003140000181
Figure BDA0003260003140000191
Figure BDA0003260003140000201
根据表1、表2结果可知，聚乙烯醇树脂的醇解度对密封胶筒的硬度、承压密封性和装配性有影响，优选醇解度在95-99.5％之间的聚乙烯醇；此外，缚酸剂虽然可以抑制PVA交联，但其本身硬度也比较大，为了获得合适硬度的密封胶筒，缚酸剂的用量应控制在一定范围内。再者，由于水对硬度降低也具有比较大的影响，因此，水量低也会造成密封胶筒的硬度大。
综上，本发明的低温可溶桥塞密封胶筒，采用聚乙烯醇树脂、增塑剂、缚酸剂和填料进行复配，通过成分和特定范围内配比的调整，才能起到协同增效的作用，使得到的密封胶筒熔点较低，易于成型和加工，且密封胶筒的硬度、强度等机械性能适于油气井密封的使用要求，承压密封性、装配性能和低温溶解性能均较好。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述，为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种低温可溶桥塞的密封胶筒，其特征在于，包括以下组分制备得到：
聚乙烯醇树脂30-50重量份；
增塑剂30-55重量份；
缚酸剂1-20重量份；
填料10-100重量份。
2.如权利要求1所述的低温可溶桥塞的密封胶筒，其特征在于，所述聚乙烯醇树脂与所述增塑剂的质量比为0.55-1.67：1。
3.如权利要求1所述的低温可溶桥塞的密封胶筒，其特征在于，所述聚乙烯醇树脂满足以下条件的至少一种：
聚合度为1000-2500；
醇解度为95-99.5％。
4.如权利要求1所述的低温可溶桥塞的密封胶筒，其特征在于，所述增塑剂包括水、亲水性多元醇、亲水性多元醇醚、亲水性脂肪胺、亲水性脂肪醇胺、多元醇酯、亲水性酰胺、二甲基亚砜、双酚A和邻苯类增塑剂中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的低温可溶桥塞的密封胶筒，其特征在于，所述增塑剂包括水、亲水性多元醇、多元醇酯和双酚A的混合物。
6.如权利要求5所述的低温可溶桥塞的密封胶筒，其特征在于，所述增塑剂中，包括水1-25重量份、亲水性多元醇18-30重量份、多元醇酯1-10重量份和双酚A 0.5-5重量份。
7.如权利要求1所述的低温可溶桥塞的密封胶筒，其特征在于，所述缚酸剂包括N,N-二异丙基乙胺、4-二甲氨基吡啶、三乙醇胺、四丁基溴化铵、碳酸钾、碳酸铵、碳酸钠、氢氧化镁、氢氧化钙、吡啶、三乙胺和碳酸钾的一种或多种。
8.如权利要求1所述的低温可溶桥塞的密封胶筒，其特征在于，所述填料包括炭黑、氢氧化铝、碳酸钙、碳酸镁、滑石粉、皂石粉、云母粉、高岭土、硅灰石、硅藻土、石英粉、长石粉、膨润土、海泡石、凹凸棒石、石棉、叶蜡石粉、绿泥石、透闪石、电气石、蛭石、硫酸钙、硫酸钡、明矾石和石墨的一种或多种。
9.如权利要求1所述的低温可溶桥塞的密封胶筒，其特征在于，所述低温可溶桥塞的密封胶筒满足以下条件的至少一种：
所述低温可溶桥塞的密封胶筒的壁厚为3-30mm
所述低温可溶桥塞的密封胶筒的长度为20-400mm；
所述低温可溶桥塞的密封胶筒的邵氏硬度为65-95A；
在小于等于70摄氏度的水中、70MPa压力条件下，所述低温可溶桥塞的密封胶筒的承压时间不小于24h；
在40-70摄氏度的水中，所述低温可溶桥塞的密封胶筒的降解时间为4-30天。
10.一种制备如权利要求1-9任一项所述的低温可溶桥塞的密封胶筒的方法，其特征在于，包括：
按比例，将聚乙烯醇树脂、增塑剂、缚酸剂和填料混合，得到原料混合物；
将所述原料混合物进行成型处理，得到所述密封胶筒。
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