材料与焊接
石油化工设备技术，2017，38（5）·58， Petro-Chemical Equipment Technology
高温下橡胶力学性能测试方法研究
马明新
（中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，山东东营257000）
摘要：随着非常规油气藏的进一步开发，对甘隔器胶简等橡胶密封材料的耐高温力学性能要求越来越高。针对其室内测试、评价手段质乏的问题，文章结合半导体测控技术和高温应变测试技水，通过高温试验箱加热、导杆加载、丝杠计量、应变片测试的技术方法，实现高温下的橡胶拉伸、压缩、弯曲等力学性能的测试。在此基础上，基于对隔器胶筒的工作模型，提出一种对隔器胶简的接触应力测试方法，建立相应的数学计算模型，实现封隔器胶简材料封隔性能的测试评价，为高温环境下油气田橡胶密对材料的研制和力学性能评价提供技术手段。
关键词：封隔器橡胶高温测试
doi:10.3969/j.issn.1006—8805.2017.05.014
随着低渗油气藏1)、页岩气21、致密油31、煤层气等非常规油气藏的进一步开发动用，井下高温、高压环境愈发复杂5，作为油气田封隔气、油气分层、分段压裂等作业中的最常用并下工具之一[6-71,封隔器胶筒的耐高温力学性能、防气窜密封性能、封隔性能显得尤为重要[8]
目前，国内外有诸多关于封隔器系统的工作
行为数值模拟研究1，对封隔器的密封可靠性和胶筒结构优化提供了理论指导[12]。然而，理论分析有待于物理模拟试验的验证和校正，且物理模拟试验[13-141能够在短时间内获得现场试验无法取得的中间试验数据，大大缩短工具的研制周期，降低工具的研制成本。因此，进行高温下橡胶力学性能测试方法研究，实现封隔器胶筒在高温下拉伸、压缩以及胶筒接触应力等性能测试[15-161，评价封隔器效果，对于油田用封隔器胶筒及其他橡胶材料的优选，具有十分重要的意义。
结合新型半导体测控技术和高温应变测试技术，提出一种高温下橡胶力学性能测试方法，可以实现各种橡胶材料在室温及高温状态下拉伸、压缩以及胶筒接触应力等力学性能的测试。该测试方法不仅对油气由并下工具的开发研制具有重要意义，对已经推广使用的封隔器胶筒，进行抽样检测，确保其密封性能安全可靠，也是必不可少的 1测试原理
如图万有数据测试装置主要由测试平台、固定
支架、测试配套样品（如胶筒橡胶、外侧套管、高温应变片等）、加载导耗、高温试验箱、加载移动式台、高精度丝杠等结构组成。
其中，测试配套样品置于高温试验箱中，底部固定于固定支架上，上部通过加载导杆贯穿高温试验箱顶部后固定于加载移动式台上（加载导杆与高温试验箱之间设计有氟橡胶密封简，两者口实现滑动密封，保证试验箱内温度稳定，加载导杆的设计实现了高温下对测试样品施加压力载荷和位移约束的思路）。移动试台上装有高精度拉压传感器和高精度丝杠。拉压传感器可以实现对加载力的精确测量。高精度丝杠可以实时、精确地测量加载位移大小。
测试试验时，利用计算机自动测控技术控制高温试验箱工作，使测试样品加热并稳定后，通过移动加载移动式台，对测试样品的进行预定位移或负载力加载，从而实现高温下橡胶测试材料拉伸、压缩、弯曲、延伸率等各项物理力学试验。
收稿日期：2017-06-08。
作者简介：马明新，男，2011年毕业于中国石油大学（华东）油气井工程专业，硕士，主要从事油气井工程、固完井工程领
域的科研攻关和工具、装置研发工作，工程师。 Email:mamingxinupe163.com.
基金项目：国家科技重大专项“低渗油气田完井关键技术”（编号：2011ZX05022一006），“复杂断块油田提高采收率技术（编号：2016ZX05011一002)部分研究成果。