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耐高温高压的高弹性环空密封新材料

所属行业:电子元器件技术领域:电子信息发布类型:产业化技术发布者:宋...状态:已发布
发布日期:2023-03-31
 
 
    为解决油田稠油开采公认的世界级难题-耐高温高压环空密封而于2015年成立的,是中关村高新技术企业。经过三年研发,成功研制出世界上第一款能够耐350℃且具有高弹性的密封材料,成为第一家通过胜利油田采油工程研究院地面以及井下测试的产品,实现了稠油热采模拟装置的大环空密封,为稠油开采井下封控的现场推广,提高热采效率提供了坚实的基础。
    该材料经过中国高科技产业化研究会组织专家研讨会,包括清华大学材料系教授翁端等专家认为该项目属于原始创新,从项目的研究基础看,创新思想具有颠覆性。
    公司目前已经获得10项授权发明专利,26项授权实用新型专利。公司负责人及核心成员,多次获省、部级奖并组织实施国家重大科技专项,尤其在核工业领域,其成果“核电站密封新技术、新产品及应用”获得2010年国家科技进步二等奖。
 
(二) 技术与知识产权情况
1、技术情况
    公司主营业务是耐高温耐高压高弹性密封复合材料的研发及应用。与传统密封材料相比,公司研发的材料与普通材料最大的区别是具有耐高温(350℃)和高弹性(回弹大于90%)等优势,用于生产密封件、密封筒、密封胶带等密封产品以及提供密封技术、密封复合材料及装备的综合解决方案,以满足石油化工、航空航天、船舶、军工、通信、电力、矿业、轨道交通、核工业等特殊应用领域的共性需求,提升生产运营效率,促进国家重要支柱产业和高精尖产业的发展。
 
    目前公司采用自主研发的密封复合材料生产的封隔器在油田稠油开采的350℃高温环境、密封压力达20MPa下保持弹性持续时间一个月,成为第一家通过胜利油田采油工程研究院地面以及井下测试的产品,实现了稠油热采装置的大环空密封,为稠油开采井下封控的现场推广,提高热采效率,提高采收率提供了坚实的基础。该产品经过中国高科技产业化研究会组织专家研讨会,包括清华大学材料系教授翁端等专家认为该项目属于原始创新,从项目的研究基础看,创新思想具有颠覆性。专家鉴定结论:该前沿技术成果首次解决了油田长期以来没有能够满足350℃高温及高弹性密封材料的世界难题,首次同时实现了高温和常温工况条件下的密封,突破了油田长期以来由于密封问题导致稠油热采工艺不能有效实施的瓶颈,为下一步解决高温稠油热采工艺实现高效采油奠定了基础,技术处于国际领先水平。获得包括人民网、新浪网等各大媒体的报道。
 
1)材料结构
    下图是新材料的结构示意图。该材料采用几微米到二十几微米的预氧丝为基材,并融入核级石墨增强其耐腐蚀性与润滑性,形成的一种新型的能够耐高温高压的高强度高弹性复合材料。
 
 
2)工艺流程
下图是新型预氧丝的技术路线图。该新型预氧丝是将预氧化丝在600℃-700℃的温度区间进行碳化而得到的。主要工艺流程如下:
    以上述方法研发出的初级材料,其压缩率将达到30%,该新材料本身能够耐受20MPa的高压和350℃的高温,并且在350℃的高温和20MPa的高压同时作用下保持7天以上。
 
    虽然该新材料能够短时间(7天)耐受住350℃高温和20MPa高压同时作用,但各预氧丝之间松散结合的特性会导致密封产品具有很多的空隙,在密封产品压缩后空隙消失而进一步导致密封产品的回弹性不足。
 
    为此,需要在初级材料中加入另一种核心配方—胶联剂。如下图所示,例如新材料10包括内层预氧丝106、中层预氧丝107、外层预氧丝108,胶联剂109填充于各预氧丝之间的空隙内并分布于各预氧丝的表面,通过胶联剂链接预氧丝的分子矩阵改变初级材料的松散结构,使有效回弹率大于90%。
 

 


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