183833. lajstromszámú szabadalom • Erősített tömlőszerkezet
1 183 833 2 A találmány erősített tömlőszerkezetre vonatkozik. A találmány tárgya közelebbről megjelölve olyan erősített tömlőszerkezet, amely nagynyomású fúrásnál, így forgó olajkútfúró gépeken alkalmazható, bár használata nem korlátozódik erre. Viszonylag nagy átmérőjű, például 50—100 mm belső átmérőjű tömlőket használnak általában fúrófolyadékok vagy fűróiszap szállítására vagy továbbítására kútfúró gépeken. Ezeknek a tömlőknek nagy, például 350—1400 kg/ cm2 nyomást el kell viselniük és elég hajlékonynak kell lenniük ahhoz, hogy a fúrótorony vezércsövét hozzá lehessen kapcsolni a forgatórúdhoz, amely lefelé mozog a furócsőben és felemelkedik annak érdekében, hogy lehetővé tegye mindegyik fúrócsőszakasz csatlakozását. A jelenlegi tömlőfelépítési módszerek szerint ilyen és hasonlóan nagynyomású radiális terhelésre valamely rugalmas (elasztomer) anyagból készült lelket és egy vagy több textil erősítőréteget tartalmaznak. Ezek a rétegek megóvják a lelket attól, hogy kinyomódjék a tömlők főerősítő betéteinek sodronyai között, különösen ott, ahol a tömlő viszonylag kis sugárban hajlik, ennek következtében a főbetétek elhúzódnak egymáshoz képest a tömlő azon része mentén, amely a legnagyobb távolságban van a hajlat görbületi középpontjától. A találmány szerinti erősített tömlőszerkezet nagymértékben leegyszerűsített szerkezet az ismert tömlőszerkezetekhez viszonyítva. A találmány szerinti tömlőszerkezet megfelel a forgó fúróműveleteknél jelentkező és megkívánt szigorú követelményeknek. A találmány szerinti tömlőszerkezetet a mellékelt rajzon mutatjuk be, ahol az 1. ábra a találmány szerinti erősített tömlőszerkezet keresztmetszeti nézetét mutatja. Az 1. ábra a találmány szerinti 10 tömlőszerkezet egy előnyös kiviteli alakját szemlélteti. A tömlő belsejétől kifelé a 11 hosszanti tengelyhez legközelebb helyezkedik el egy 12 rugalmas (elasztomer) anyagú lélek, amely a később ismertetésre kerülő tulajdonságokkal rendelkezik. Sugárirányban a 12 lélektől kifelé legalább két, 15 acélsodronyból álló, 16 és 18 réteg következik. A 16 és 18 rétegek 14 elasztomer anyagba vannak beágyazva. A csavarvonalban haladó 15 acélsodronyokból álló 16, 18 réteget egy vagy több 20 gumizott textilréteg borítja. A 20 textilrétegeket 22 rugalmas (elasztomer) anyag fedi, amely a tömlő legkülső felületét alkotja. A forgó fúrótömlő általában nagy, váltakozó nyomások, koptató fűróiszap, levegő, víz és folyékony szénhidrogének hatásának van kitéve. Ezeket a tényezőket mind számításba kell venni annak az elasztomernek a megválasztásánál, amelyből a 12 lelket készítjük. Valamely akrilnitril/butadién kaucsuk alapú elasztomer különösen alkalmas erre a célra, bár más elasztomerek, így akrilnitril-izoprén- kopolimerek, sztirol-butadién-kopolimerek, poliizoprének, polikloroprének vagy ezek elegyei is használhatók, a szállítandó folyadék természetétől és a csövet alkotó elasztomer kémiai ellenállásától függően. A12 lélek rugalmas (elasztomer) anyagának a szakítószilárdsága legalább 42 kg/cm2 20%-os nyúlásnál ASTM D—412 módszer szerint mérve és a szakadási nyúlása legalább 150% ugyancsak ASTM D—412 módszerrel mérve, és a Young-modulus legalább 140 kg/cm2 ASTM D—1053 módszer szerint mérve kedvező esetben. Az elasztomer szakítószilárdsága előnyösen legalább körülbelül 70 kg/cm2 20%-os nyúlásnál ASTM D—412 módszerrel mérve, szakadási nyúlása előnyösen 200% ugyancsak ASTM D—412 módszerrel mérve és Youngmodulusa legalább 245 kg/cm2 ASTM D—1053 módszerrel mérve. A nagy nyomású forgó fűróberendezéshez alkalmas tóműiben lévő 12 lélek vastagságának legalább 4,76 mm-nek kell lennie a 10 tömlő sugara mentén mérve a 11 hosszanti tengelytől indulva. A 12 lélek elasztomer anyagának a kívánt fizikai tulajdonságait az előzőekben megadott elasztomer alapú vegyületekkel biztosíthatjuk, olyan reaktív gyantarendszerrel kombinációban, amely képes in situ bepolimerizálódni ezekbe a vegyületekbe. A gyantarenszert a későbbiekben ismertetjük. Valamely, a találmány szerinti tömlőben 12 lélekként való használatra alkalmas anyag kívánt fizikai tulajdonságait biztosító kompozíció összetétele a következő: 75—100 súlyrész akrilnitril-butadién-kopolimer vagy akrilnitrilizoprén-kopolimer legalább 20 súly% akrilnitriltartalommal és 25—0 súlyrész elasztomer, mégpedig sztirol-butadién-kopolimer, polikloroprén vagy poliizoprén; és minden 100 súly rész elasztomerre körülbelül 10—50súlyrész, előnyösen körülbelül 25—35 súlyrész körülbelül 1—3 mm hosszúságú, ragasztóanyaggal kezelt cellulóz-szál, amelynek a hossz/átmérő aránya körülbelül 100—200, például Santoweb K néven forgalmazott szál; körülbelül 10—50 súlyrész, előnyösen körülbelül 20—30 súlyrész, olyan reaktiv fenolformaldehid-gyanta, amely képes polimerizálódni hexametiléntetraminnal, így Durez 12 686 néven forgalmazott gyanta; körülbelül 0,5—5,0 súlyrész, előnyösen körülbelül 1,6—2,4 súlyrész hexametiléntetramin, körülbelül 25—100 súlyrész, előnyösen 40—75 súlyrész erősítő töltőanyag, például ASTM N—330 gázkorom és/vagy hidratált szilíciumdioxid; körülbelül 0,5—2,0 súlyrész antioxidáns, például polimerizált 2,2,4-trimetil-l,2-dihidrokinon; körülbelül 3—10 súlyrész cinkoxid; körülbelül 0,5—2,0 súlyrész sztearinsav; körülbelül 10—40 súlyrész gumi-plasztifikáló anyag, például dioktilftalát és valamely jellegzetes vulkanizáló és gyorsító rendszer, így körülbelül 0,5—30 súlyrész kénből és körülbelül 0,5—2,0 súlyrész szulfénamidból, például N- oxidietilén-2-benzotiazilszulfénamidból, álló anyag. Más jól ismert gumi-plasztifikáló anyagok, például poliéterek, adipátok, és azelátok is használhatók a választott elasztomertől vagy elasztomer-keveréktől függően. A plasztifikáló anyag megválasztása és a plasztifikáló anyag mennyiségének a megállapítása a szakember számára nem jelent nehézséget. A reaktív fenolgyanták olyan anyagok, amelyek képesek polimerizálódni valamely metiléndonorral, például hexametiléntetraminnal, tetraetiléntetraminnal, hexametoximetilmelaminnal. A 12 lélek elasztomer anyagához megfelelő reaktív fenolgyanták tartalmaznak hexametiléntetramint vagy a hexametiléntetramint hozzáadjuk a kompozícióhoz. A gyanták olvadáspontja vagy lágyuláspontja 121 °C alatt van. Kereskedelmi forgalomban lévő ilyen gyanták az Arofene, Durez, Alnovol néven ismert gyanták. Jóllehet a reaktív fenolgyanta-rendszerekelőnyösek, mivel összeférnek a kénbázisú vulkanizáló rendszerekkel, azonban más reaktív gyantarendszereket is használhatunk a fenolgyanták helyett (a „reaktív” megjelölés azt jelenti, hogy a gyanta polimerizációra képes), ilyenek például a következő rendszerek: sellak+cinkoxid; rezorcinol-aldehid-gyanták+metiléndonor, így hexametiléntetramin; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
