[发明专利]用于牙轮钻头密封件的弹性体-导热碳纤维组合物

说明书

本公开涉及用于牙轮钻头的密封件中的弹性体‑导热碳纤维组合物。本公开还涉及由此类组合物形成的密封件，并且涉及包括此类密封件的牙轮钻头。

技术领域

本公开涉及用于牙轮钻头(roller-cone drill bit)的密封件的导热弹性体-导热碳纤维组合物。本公开还涉及由此类组合物形成的密封件，并且涉及包含此类密封件的牙轮钻头。

背景技术

牙轮钻头通常采用密封件以将润滑剂包含在钻头内，或用以保护钻头的内部结构。此类密封件必须在钻头使用期间遇到的井下条件下操作期间抗受机械性能退化。当钻头从井眼抽出时，密封失效会导致对钻头造成损坏或损耗时间。当必须频繁地将钻头从井眼抽出时，具有较短使用寿命的密封件也导致损耗时间。因此，需要能够提高密封件使用寿命的材料。

发明内容

本公开涉及用于牙轮钻头密封件中的导热弹性体-导热碳纤维组合物。所述组合物与在本文中公开的不含导热碳纤维或包括不同碳材料的弹性体相比可显示优越的导热率。

本公开还涉及一种用于牙轮钻头的包含此类弹性体-导热碳纤维组合物的密封件。当此类密封件在牙轮钻头中使用时，与由在本文中公开的不含导热碳纤维或包括不同碳材料的弹性体形成的密封件相比可具有改善的耐磨性或使用寿命。

本公开另外地涉及包括由弹性体-导热碳纤维组合物形成的密封件的牙轮钻头。此类牙轮钻头与包括由在本文中公开的不含导热碳纤维或包括不同碳材料的弹性体形成的密封件的牙轮钻头相比可经历较不频繁的密封失效。

附图说明

通过参考结合附图做出的以下描述，可以获得对其某些实施方案和优点的更加完整和彻底的理解，其中相似的附图标记指示相似的特征，并且其中：

图1示出弹性体-导热碳纤维组合物的导热率结果；

图2示出弹性体中的其它导热碳纤维组合物的导热率结果；

图3是ThermalGraphDKD的SEM图像。

图4是(具有ThermalGraph DKD的)试样集3的SEM图像。

图5是示出牙轮钻头的一个实施例的等距视图的示意图；

图6是示出与图3的钻头关联的支撑臂、锥形组件和润滑系统的部分剖开的截面的示意图；并且

图7是示出具有支撑臂、锥形组件和关联的润滑脂系统中的至少一者的旋转锥形钻头的另一个实施例的部分剖开的截面的示意图。

具体实施方式

本公开涉及用于牙轮钻头的密封件的弹性体-导热碳纤维组合物，以及由此类组合物形成的密封件，以及包括此类密封件的钻头。

在具体的实施方案中，本公开的弹性体-导热碳纤维组合物可以具有至少0.5瓦特每米开尔文(W/Mk)、至少0.6W/mK或至少1W/mK的导热率。

根据本公开的弹性体-导热碳纤维组合物可以包括以其它方式适用于牙轮钻头的密封件中的弹性体。根据一个实施方案，弹性体可以包括氢化丁腈橡胶(HNBR)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)橡胶、乙烯-丙烯-二烯单体(EPDM)橡胶、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)橡胶、部分氟化橡胶、丁腈橡胶(NBR)、丁苯橡胶(SBR)、天然聚异戊二烯(NP)、聚丁二烯(BR)、氯丁二烯橡胶(CR)、丁基橡胶、乙丙橡胶(EPM)、环氧氯丙烷(ECO)、聚丙烯酸酯橡胶(ACM)、硅橡胶(SI)、氟硅橡胶(FVMQ)、氟橡胶(FKM)及其组合。根据更加具体的实施方案，可以避免使用某些高成本弹性体，诸如全氟弹性体。

在具体的实施方案中，根据本公开的弹性体-导热碳纤维组合物可以包括至少5份phr(每一百份)、至少25phr或至少50phr的石墨化导热碳纤维。