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超高分子量聚乙烯抽油内衬管材product 位置:科力新材料 >> 乐天堂fun88的产品展示 >> 超高分子量聚乙烯板材

超高分子量聚乙烯抽油内衬管材


     


专业提供超高分子量聚乙烯收油内衬管,同时可协助客户针对超高分子量聚乙烯抽油内衬管特性,监制衬管成套设备并提供技术咨询及服务!


      一、性能特点

      超高分子量聚乙烯(uhmwpe)内衬油管是在钢制普通油管内衬一层超高分子量聚乙烯(uhmwpe)管材,采用专用技术使衬管与钢制油管紧贴在一起,形成“管中管”结构。这种内衬油管不仅可以解决油管偏磨、腐蚀、结腊等难题,同时由于其摩擦系数较低,还可降低油井光杆负荷、抽油杆柱底部应力,延长抽油杆柱的寿命。

      超高分子量聚乙烯(uhmwpe)材料是一种新型超分子高分子材料,是聚合物的全面提升,它能够在外力的作用下,通过材料内部结构的改变而伸缩、弯曲、束紧或膨胀,和生物肌肉相似,这种具有形状记忆功能和自我修复功能的智能绿色材料,应用前景非常广阔。

      超高分子量聚乙烯(uhmwpe)材料,通过专用设备与特殊工艺制造的超高分子量聚乙烯(uhmwpe)内衬油管,具有自感知和记忆及自我修复的功能;

      超高分子量聚乙烯(uhmwpe)内衬油管具有膨胀后进行收缩,收缩后随之膨胀放松的特性,确保衬管紧密贴合在钢制油管的内表面,而无需任何粘结剂;

      随着采油井深度增加和温度与压力的上升,可自适应油井温度[1]变化和应力变化导致的油管伸缩变形而仍然保证衬管与钢制油管端部的密封。

      超高分子量聚乙烯(uhmwpe)内衬油管是抗磨、抗腐油管的全面升级产品,可长期在地下复杂、恶劣的环境中使用。

      二、超高分子量聚乙烯(uhmwpe)内衬规格

     内衬管规格

外径偏差

壁厚偏差

ф64×3.0

±1.0

±0.7

ф64×3.5

ф64×4.0

ф78×3.0

ф78×3.5

ф78×4.0

ф78×4.5

ф69×3.0

ф69×3.5

ф69×4.0

ф82×3.0

±1.2

±0.8

ф82×3.5

ф82×4.0

ф107×4.0

±1.5

±1.0

ф107×4.5

      3、技术指标

      3.1 外观要求

      超高分子量聚乙烯(uhmwpe)内衬管外表面应光滑、无裂纹、无空洞等质量缺陷。

      3.2 超高分子量聚乙烯(uhmwpe)内衬的理化性能指标

 

序号

项目

单位

结果

检验方法

1

悬臂梁冲击强度kj/m2不断gb/t1843-96

2

断裂伸长率%380.1gb/t1040-1992

3

拉伸强度mpa28.89gb/t1040-1992

4

密度g/cm30.936gb/t1033-1986

5

邵氏硬度(d)
60gb/t2411-1980

6

热变形温度70.95gb/t1633-2000

      3.3 超高分子量聚乙烯(uhmwpe)内衬的耐磨性能指标

 

序号

项目

单位

结果

检验方法

1

摩擦系数
0.15gb/t3960-89

2

磨损率%2.53gb/t3960-89

3

磨痕宽度mm4.08gb/t3960-89

 

      3.4 超高分子量聚乙烯(uhmwpe)内衬的耐腐蚀性能指标

      在一定温度和浓度范围内能耐各种腐蚀性介质(酸、碱、盐)及各种有机介质,在下表所列80℃的腐蚀性介质或有机溶剂中浸滞30天,外表无任何反常现象,其它物理性能也几乎没有变化。

 

介 

试         

无机酸

浓盐酸、硝酸(20%)、磷酸(35%)、硫酸(50%)

有机酸类

醋酸(10%)、丁酸、柠檬酸、甲酸

无机盐溶液

氯化铝、硝酸铵、漂白粉、氯化钨、碳酸钠、氯化钠、次氯酸钠、氯化锌

碱类

氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液

有机溶剂类

柴油、苄醇、环己烯醇、乙二醇、甘油、十二烷醇、丙醇

其他

啤酒、洗洁精溶液、蒸馏水、亚麻籽油、牛奶、橄榄油、海水、酒

 

      4、 配套设备

      4.1内衬管缩径机

      在超高分子量聚乙烯管紧衬到钢制油管管内表面前对管材进行预处理,使得内衬管的外径略小于钢制油管的内径。

      4.2内衬管衬入设备

      利用专用夹头夹紧超高分子量聚乙烯管材的一端借助卷扬机将管材拉进钢制油管。使得超高分子量聚乙烯管紧衬到钢制油管管内表面,保证内衬管不会产生轴向移动。

      4.3管端翻边机

      保证内衬管端紧贴钢制油管端部。

      5、 内衬工艺要求

      5.1热膨胀内衬工艺

      确保内衬管与油管结合力:拉出力≥20kn

      5.2 内衬翻边工艺

      实现油管端部密封:密封压力≧20mpa

      5.3内衬工艺操作要点

      5.3.1油管必须清洗干净;

      5.3.2利用缩径机将内衬管适量缩径;

      5.3.3将缩径后的内衬管拉入钢制油管内,并在两端留出适当的长度;

      5.3.4将内衬管留出的两个端面缓慢均匀加热后,通过翻边机翻边即可。

      超高分子量聚乙烯uhmwpe内衬油管应用范围

      一、采油井

      适用于油管偏磨、结腊、腐蚀严重、抽油杆故障率高、结垢的油井。

      二、注水井

      适用于腐蚀、结垢严重的注水井。

      三、输送管

      井下不适用的腐蚀和偏磨严重的旧油管内衬后可用作输油管。

      四、腐蚀性气井

      适用于有h2s和co2气体腐蚀的气井。

      五、海上油井

      超长寿命可以降低海上采油成本。

      超高分子量聚乙烯(uhmw pe)材料的特点及应用
      
超高分子量聚乙烯(uhmwpe)是一种分子量达数百万的特种聚乙烯材料,极高的分子量使得它同众多的聚合物材料相比具有无可比拟的优势:

      1、摩擦系数小(0.1-0.22),相当于冰-冰之间的摩擦;

      2、有自润滑性、抗结垢性、输送能耗低;

      3、耐磨耗性居塑料之首。是碳钢的6.6倍,不锈钢的5.5倍,黄铜的27.3倍,尼龙66的6倍,是耐磨输送管道理想材料;

      4、抗应力开裂能力为高密度聚乙烯(hdpe)的200倍、交联聚乙烯(xlpe)的4倍;

      5、耐低温性能好,在零下269摄氏度时仍然具有韧性;

      6、耐化学药品性好。在室温下不溶于任何有机溶液,耐多种盐类溶液的腐蚀,除某些强酸在高温下对其有轻微的腐蚀外,在其他的碱液酸液中不受腐蚀;

      7、无毒、无味、卫生性好,被美国fda认为是与食品接触安全性的材料。

      8、长寿命。在自然光照下,其老化寿命为50年以上,是目前世界上最好的一种可代替生铁和碳钢的塑料。

      具有诸多优良特性的uhmwpe在日用、工业、文体、交通运输、国防、机械、纺织、造纸、矿业、农业、化工等领域作为大型防护容器和管道的应用最为广泛。以这种材料制作的管材、料仓等在电厂粉煤灰输送;河道及海湾清淤输沙、水泥、石灰输送及水煤浆管道输送等领域比传统塑料和金属管材具有明显优势和巨大的市场前景。

      超高分子量聚乙烯内衬油管技术可行性分析报告
      
一、第五代超高分子量聚乙烯(uhmw pe)结构材料

      1.聚乙烯(pe)原料方面的主要进展

      1989年,比利时solvay公司开发了第三代聚乙烯(pe)管材树脂,该材料具有双峰型分子量分布,结构上与第二代中密度聚乙烯(mdpe)管材树脂显著不同。双峰型树脂较单峰型树脂性能上的进步主要体现在如下几个方面:优异的慢速裂纹增长抵抗能力,卓越的快速裂纹扩展抵抗能力和较好改善了刮痕敏感度,以及具有较高的刚度,成为聚乙烯(pe)管材料发展的亮点。

      第四代聚乙烯(pe),高密度聚乙烯(hdpe)管材树脂是通过pe交联实现的,其可使pe管在壁很薄的情况下耐更高的压力。交联聚乙烯(pe)管材树脂的成本比传统的pe成本高5倍。

      第四代聚乙烯(pe)新型管材树脂(双峰乙烯—已烯共聚物)在物理性能上超过所有第三代树脂,具有卓越的耐慢速裂纹生长和耐快速开裂扩展性能,并且是第一个耐性超过已烯共聚中密度聚烯材料的高密度材料,比第三代聚乙烯(pe)管材树脂具有更均匀的挤出性能。

      聚乙烯(pe)是最常用的高分子材料,第一个合成高分子材料,是1909年报道的美国baekeland发明的酚醛树脂。1920年,德国科学家staudinger提出高分子的长链分子概念后,开始了用化学合成的方法大规模制造合成高分子材料的时代。1935年,英国帝国化学公司(ici)开发出高压聚乙烯(pe)树脂因其极低的介电常数而在第二次世界大战期间用作雷达电缆和潜水艇电缆的绝缘材料。1940年,美国杜邦公司(du pont)推出尼龙纺织品(如尼龙丝袜),因其经久耐用而在当时的美国和欧洲风靡一时,而尼龙66纤维制造的降落伞,更是大大提高了美国军队在第二次世界大战中的作战能力。
      第五代超高分子量聚乙烯(uhmw pe)智能结构材料,材料智能化是未来各类材料发展的方向。智能材料是指材料的作用和功能可随外界条件的变化而有意识的调节、修饰和修复,高分子材料中长链分子的丰富构象变化及较弱的分子链间相互作用,赋予高分子材料以自适应性。高分子表现出的其结构、作用和功能随外界环境而变化的物质特征,是智能材料应用的基础。已经知道无论是最大的力学载荷的传递,还是最快的功能信号的传递,都是沿着高分子的链轴方向,因此掌握外场存在下分子链的取向和聚集,实现外场方向与分子链取向和聚集的同步变化,则能在不同方向和不同层次上调节和发挥高分子结构材料的功能和性质,使其表现出智能性。

      第五代超高分子量聚乙烯(uhmw pe)智能材料,是一种仿生科学高分子聚合物材料。20世纪70年代中期,美国科学家heeger,macdiarmid和日本白川英树发现改变了高分子只能是绝缘体的观念,在塑料导电研究领域取得突破性的发现,具有光、电、磁活性的导电聚合物成为对物理学家和化学家都具有重要意义的研究领域。导电聚合物在发光二极管、太阳能电池、移动电话和微型电视显示装置等领域不断找到新的用武之地。

      2.内衬uhmw pe抗磨、抗腐油管的发展:

      内衬聚乙烯(pe),最早是应用在输送管上。早在上个世纪90年代初,德国、美国、日本等国家就开始应用。

      内衬uhmw pe抗磨、抗腐油管是于1995年由美国首先研发,后来经过了多次的变化和改进。到2000年,该技术被许多石油公司认可,并广泛应用。到现在为止,北美地区约有16,000口油井和8,000口左右的水井采用了uhmw pe内衬油管。在全球范围内,约有近30,000口油水井使用该产品。由于该产品具有优良的抗磨、抗腐性能,用户很满意,享有良好的口碑。内衬uhmw pe抗磨、抗腐油管的使用,大大降低了井下故障。因而,在过去的几年时间里,越来越多的石油公司对该特种油管表示青睐。

      2003年,克拉玛依油田从美国引进了内衬uhmw pe油管,这是我国对内衬uhmw pe油管的最早使用。2003年底,胜利石油管理局总机械厂在国外公司生产60吨内衬油管,先后在胜利油田东辛采油厂的6口偏磨、腐蚀严重的抽油机井中使用。胜利石油管理局总机械厂于2004年引进了国外先进的内衬uhmw pe抗磨、抗腐油管缩径和端口处理技术及生产线,于2005年开始正式投产和推广。目前已经在东辛、胜利、临盘等采油厂进行了推广使用,凭借优越的性能,该产品得到了用户的充分认可。胜利油田的桩西、纯梁、河口等采油厂都将该产品列入了使用计划。江苏油田、河南油田、大港油田也对该产品有了使用意向。

      3.内衬uhmw pe /expe抗磨抗腐油管的查新报告

      uhmw pe为低温型聚乙烯pe管材;expe为高温型聚乙烯pe管材。

      (1) 有较多文献(主要是美国石油文摘)报道了内衬超高分子量聚乙烯油管在有杆泵井中的应用情况及应用效果。内衬超高分子量聚乙烯油管及接箍的应用降低了管杆的磨损及摩阻,并且有良好的防腐效果,有效地减少了管杆磨损和断脱。加拿大的wise wood公司报导了该公司已生产内衬超高分子量聚乙烯油管。美国的texas油气制造商刊(producer new april 2002)报道了内衬超高分子量聚乙烯油管用于有杆泵井,检泵周期从112天增加到1500多天,作业费用从9600$年下降到1100$/年。western falcon报道了内衬超高分子量聚乙烯油管用于有杆泵井达1200多口,注水井1000多口。

      spe(spe39815)报道了在德克萨斯克伦mcelroy油田的17口抽油井中安装了内衬超高分子量聚乙烯油管,不但减少了因抽油杆与油管间的摩擦造成的磨损;而且使密封系统降低了因油管腐蚀而造成的故障。试验结果显示,有杆泵平均运行时间大约增加了400%,包括故障在内运行时的增幅也超过了300%。试验油井的平均故障率也从原来的4.3大幅降至0.59。此外,旧油管还可有效地继续使用。

      (2) 有文献报道了内衬超高分子量聚乙烯油管及接箍用于注水井注水,有效避免了盐水及其它腐蚀液体造成的腐蚀损害。也可以制成连续油管节约作业时间及费用。目前加拿大w.exas公司有20口井应用了内衬超高分子量聚乙烯油管,今后可能扩大应用井数.western falcon报道了内衬超高分子量聚乙烯油管用于注水井达1000多口。内衬超高分子量聚乙烯油管可重复使用期,基本不需要维修费用。

      (3) 美国专利(us.patent005511619a)介绍了将耐磨聚合物内衬在油管柱中,以降低管柱和杆柱以及管柱和杆柱接箍的磨损.聚合物内衬是一种挤压成型的聚合物材料,密度高、抗磨且摩擦系数比金属柱低,如超高分子量聚乙烯。

      (4) 内衬超高分子量聚乙烯油管,是20世纪90年代初期开发出的一项新工艺技术、生产出的管材防腐、耐磨、性能优良。20世纪90年代中后期大量推广应用。从报道的内衬超高分子量聚乙烯油管的使用效果和使用规模以及应用井数扩大趋势看,内衬超高分子量聚乙烯油管的生产技术和应用技术已成熟。

      二、超高分子量聚乙烯(uhmw pe)内衬油管产品特点与技术

      内衬uhmw pe是在钢制普通油管内衬一层超高分子量聚乙烯(uhmw pe)管材,采用专用技术使衬管与油管紧贴在一起,形成“管中管”结构。这种内衬油管不仅可以解决油管偏磨与腐蚀难题,同时由于超高分子量聚乙烯(uhmw pe)内衬管的摩擦系数较低,还可降低油井光杆负荷、抽油杆柱底部应力,延长抽油杆的寿命。内衬油管(uhmw pe)具有如下特性:

      1、优良的耐磨性

      uhmw pe最引人注目的一个特性是它具有极高的耐磨性,这一性能在许多工程应用中都是十分宝贵的,uhmw pe的耐磨性比尼龙pa—66高4倍左右、比高密度聚乙烯hdpe和hpvc高5倍左右、比聚四氟乙烯(ptfe)高2.5倍左右、比聚氨酯高5倍左右、比碳钢和不锈钢高6~7倍左右,是聚丙烯的10倍左右。uhmw pe耐磨损机理不仅靠它的硬度,而且还靠粘弹性和摩擦系数小来缓冲磨损,这与一般磨损材料抗磨损机理截然不同。

表1几种常用材料的耐磨损率值

材料名称

磨损率平均表%

材料名称

磨损率平均表%

uhmw pe

0.74

不锈钢

4.05

ptfe

2.31

45钢

4.02

pa66

1.51



      2、优良的耐腐蚀性

      uhmw pe是一种饱和分子团结构,故其化学稳定性极高。uhmw pe具有良好的耐化学腐蚀特性,除浓硝酸和浓硫酸外,它在所有的碱液、酸液和盐液中都不会受到腐蚀。

      3、优异的自身润滑性

      uhmw pe的磨损系数较小,摩擦系数仅为0.07~0.10。常用工程塑料动摩擦系数的比较如表2所示

 

表2 uhmw pe与其他工程塑料动摩擦系数的比较

材料名称

自润滑

水润滑

油润滑

uhmw pe

0.10~0.22

0.05~0.10

0.05~0.08

ptfe

0.15~0.40

0.14~0.19

0.02~0.11

pa66

0.04~0.25

0.04~0.08

0.04~0.05

45钢

0.15~0.35

0.10~0.20

0.05~0.10

      4、优良的不粘性

      uhmw pe是一种饱和碳氢化合物,化学稳定性高,表面张力小,表面吸附力非常微弱,其抗粘附能力仅次于塑料中不粘性最好的聚四氟烯ptfe,它的吸水率很低,小于0.01%,表面疏水性良好,因而制品表面与其它材料不易粘附。只要流速达到2.3~4.6m/s,结垢就难以形成,即使长期缓慢积累形成垢层也不牢固,很容易清除。uhmw pe具有的自润滑性和不粘附性,使得摩擦系数最小。特殊工艺生产的管道内壁抗腐蚀、抗磨损、不结垢,因此流动阻力很小,可长期保持流速和流量不减。其内径设计可比钢管减小15%。

      5、高抗冲击性

      uhmw pe的抗冲击性和吸收冲击能居塑料之首,无论是外力强冲击,还是内部压力波动都难以使其开裂。其冲击力强度为尼龙66的10倍,聚氯乙烯的20倍,聚乙烯的4倍。特别是在低温环境,其冲击强度反而达到最高值。uhmw pe的这种柔韧性为输送系统提供了安全可靠的保障。

      6、耐候性和抗老化性

      uhmw pe管材有良好的耐候和抗老化性。一方面,因为uhmw pe管材分子链中不饱和基因很少,分子量大;另一方面,添加了优质改良剂,使得uhmw pe管材使用寿命大大超过了高密度聚乙烯管材。使用60年左右,uhmw pe管材仍可保持70%以上的机械性能。

      7、耐温性

      uhmw pe管材适温性宽,可长期在-169℃到130℃的温度下工作,这是其它聚烯烃管材无法比拟的。

      三、产品应用范围

      正因为uhmw pe内衬油管具有以上优良特性,可很好地应用在以下各类油、水井中:

      (1)采油井:适用于油管偏磨与腐蚀严重、抽油杆故障率高、结垢的油井;

      (2)腐蚀性气井:抗h­­2s和co2气体腐蚀;

      (3)注水井:适用于腐蚀、结垢严重的注水井;

      (4)海上油井:超长寿命降低海上采油成本;

      (5)输送管:井下不适用的腐蚀和偏磨严重的旧油管内衬后可用作输油管。

      四、油田杆管偏磨腐蚀现状及分析

      1、偏磨现状分析

      油井偏磨主要表现在油管、抽油杆、套管、深井泵在生产过程中出现点蚀,逐渐扩大发展,造成油水井油管管壁变薄导致漏失,抽油杆变细或者抽油杆接箍腐蚀穿透发生断脱等事故,导致油水井停产、减产、生产周期缩短。国内某油田管理局到2005年底共发现偏磨井2313口,占有杆泵井的22.3%,这批井的作业周期仅为3~8个月.偏磨破坏形式多为抽油杆接箍和油管磨穿。杆管偏磨造成的工作量占油井全部维护工作量的20%~30%,增加了油井维护成本。年报废率达10%以上,全局每年报废油管、抽油杆达上百万米,直接经济损失超过亿元.

      (1)现状分析

      ①    偏磨是抽油井普遍现象.

      管、杆偏磨和腐蚀问题是存在于油田生产中的世界性难题,尽管国内外各油田采取了多种防磨、防腐措施,但是都因为各种缺陷而很难达到预期效果。因此,石油生产企业一直也没有摆脱偏磨、腐蚀问题的困扰,这些问题也一直像黑洞一样吞噬着生产投资。仅以胜利油田为例,胜利油区目前抽油井共开井约12000口,其中偏磨严重井就有3000余口,占抽油机井数的25%.其他抽油机井也普遍存在不同程度和偏磨。

      ②    杆、油管断、裂漏问题突出

      由于偏磨造成的抽油杆断脱、油管漏失十分严重。据统计,抽油杆断脱、油管漏失占抽油机井失效原因的55%以上。

      ③    杆管报废相当严重

      由于杆管偏磨,胜利油田的油管和抽油杆的报废率达30%以上,直接经济损失超过一亿元。

      ④    造成了油井维护工作量显著增加

      因油管、抽油杆偏磨造成的工作量占油井全部维护工作量的20%~30%,严重浪费了大量的人力物力。

      ⑤    短期失效井数比例呈逐年上升趋势

      由于老井套管形状的变化有及新钻井斜井、水平井比例的增加,以及采出液含水率和矿化度上升等到原因,短期失效井数比例呈逐年上升趋势。

      (2)偏磨原因分析

      分析抽油井杆管偏磨主要是由两大类原因造成的,一是井斜造成油管弯曲而导致杆管偏磨;二是抽油杆在较大的轴向压力作用下导致杆定弯曲所造成的偏磨。产出液的腐蚀性介质又加剧了偏磨。具体地说有以下几个方面:

      ①    井斜

      引起井斜的原因主要有以下几点。

      一是油藏开发需要──人为造斜。伴随着油田开发进入中后期,为了有效控制剩余油,斜井、定向井越来越多,目前在断块油田新钻井80%以上为定向斜井,井斜从几度到几十度。即便是直井,钻井也有位移和方位角的变化,可控制的井斜位移2000m井深在30m范围同样引起杆管的偏磨。

      二是地应力的变化──地层蠕变:同样伴随着油田的开发,注水及各种增产措施的实施,使得老井地层压力不断变化,这种压力的变化造成地层蠕变,引起套管变形弯曲或者局部套管缩径等问题造成井斜。而这一现象会随着油田的开发而愈来愈严重。

      ②    杆管弯曲

      杆管弯曲的影响因素主要有以下几点。

      一是底部抽油杆弯曲。抽油杆弯曲产生于下冲程。下冲程时,抽油杆主要承受两个方面的力:一个是自身在液体中向下的重力,另一个是活塞下冲程时受到向上的阻力。阻力随着活塞直径、抽油杆在油管内的各种摩擦阻力、抽油泵冲刺以及液体运动速度的变大而加大。而两个方向力的平衡点,即中性点,在中性点以上抽油杆呈拉伸状态,中性点以下的抽油杆受压而弯曲,由于抽油杆弯曲,使抽油杆与油管发生偏磨。

      二是油管弯曲与抽油杆磨损。抽油杆在上冲程时,游动凡尔关闭,活塞带动油管内介质上移。由于管内介质的重力、油管与管内介质和抽油杆的阻力作用,使抽油杆拉直,而油管在中性点以下产生弯曲,使管杆接触产生磨损。油管弯曲造成的偏磨主要局限于泵上部附近,即中性点以下一直到泵位置。

      三是封隔器坐封。在多油层油井分层开发过程中,要使用封隔器将油层隔开。封隔器坐封需要一定的坐封力,坐封力会导致油管弯曲;坐封力越大油管弯曲度越大,杆管偏磨也就越严重。

      ③    井液介质的影响

      井液介质对管杆偏磨腐蚀的影响有以下几点。

      一是综合含水的影响。当油井产出液的含水大于74.02%时,由油包水型转换为水包油型。此时,管杆壁失去了原油的保护作用,直接与产出水接触,腐蚀速度加快,同时原有摩擦的润滑剂由原油变成产出水,管杆壁失去了原油的润滑作用,磨损速度也加快。

      二是腐蚀介质影响。对产出液中所含水的理化分析结果,表明水的总矿化度显著增大,有些区块水的总矿化度高达十几万。当产出液中矿物质c1、c02、s2、s042、细菌等含量高时,在适当的温度下,存在如下反应:

      co2+h20→h++hc03-

      fe+h2s→fes↓+h2↑;

      h2+s2→h2s↑

      同时,产出液中的腐蚀还原菌可在烃类物质条件下把水中的s042-还原成s2-,从而加快偏磨腐蚀。

      此外,由于管杆的偏磨,使其偏磨表面产生热能,从而使管、杆表面铁原子活化,而产出液具有强腐蚀性,使偏磨处优先被腐蚀。因为偏磨处表面被活化,使其成为电化学腐蚀的阳极,从而形成了大阴极小阳极的电化学腐蚀。而产出液是强电解质,具有强腐蚀性,对电化学腐蚀起到一个催化作用,更加剧了腐蚀。腐蚀产生后,管杆偏磨表面更粗糙,磨损也更为严重。偏磨和腐蚀相互作用,相互促进,二者结合具有更大的破坏性。

      三是含砂量的影响。油井产出液中往往含有一定量的砂。产出液从地下岩石中携带上来的砂粒具有较强的磨砺性,介质中砂粒的存在,使抽油杆与油管磨损加剧。

      四是油井结蜡。一些油田的原油含蜡高达30%以上,井下结蜡严重,导致抽油杆蜡卡,下行受阻。抽油杆下行时与油管间产生严重碰磨,造成杆管的偏磨。

      五是原油粘度的影响。原油粘度的增大,造成抽油杆运动阻力增大,使得管杆的变形严重。其结果是偏磨点增多、偏磨范围增大以及偏磨载荷增加,进而使磨损加剧。

      2、腐蚀现状分析

      同样,偏磨和腐蚀问题在国内其他油田也十分严重,例如大庆油田、长庆油田、克拉玛依油田等。2002年我国油管总用量约30万吨,其中偏磨导致的油管年消耗至少在5万吨以上。

      油管的偏磨和腐蚀问题一方面造成极大的资源浪费,增加生产成本,另一方面对原油增产形成障碍,因此,解决油管的偏磨和腐蚀问题,刻不容缓。

      五、防腐、防磨工艺发展概况

      针对偏磨带来的影响,科研人员进行了大量研究攻关,形成了多种多样的偏磨配套技术。一方面针对占整个采油方式80%的有杆泵的杆管防偏磨配套技术,第二是开展了杆管表面强化处理的抗偏磨技术,第三是采用无杆采油防偏磨技术。

      1、杆管防偏磨配套技术

      杆管偏磨的原因众所周知,杆管偏磨的治理思路也大同小异,一是生产系统优化设计,二是防偏磨工具配套,这些技术在各油田都普遍进行了应用。

      防偏磨工具技术思路主要表现为以下四个方面:

      ①    采用抽油杆扶正的原理,确保抽油杆与油管隔离,不产生接触磨损。这方面技术主要有:抽油杆尼龙扶正器、抽油杆滚轮接箍等。

      ②    采用转动原理,保证油管、抽油杆得到均匀磨损。这种技术主要包括:旋转油管和抽油杆技术。在作业时安装旋转井口,油井正常生产时,通过转动油管柱,确保杆管接触面的改变,从而延长管杆的使用寿命。

      ③    采用拉伸原理,确保油管、抽油杆处于拉伸状态,减少蠕动、失稳造成的管杆偏磨。主要包括:油管锚定技术、抽油管下部加重技术和液力反馈泵抽油技术。

      ④    抗磨副技术。抽油杆抗磨副由抗磨光杆、抗磨扶正套和防弯接头构成。抗磨光杆表面进行了精磨和镀铬处理,抗磨扶正套为增强尼龙66内衬光滑的钢套。由于光杆和扶正套之间均做了减阻工艺处理,摩擦系数很小,从而扶正套固定在油管内,抗磨光杆在抗磨扶正套内上下滑动,确保了抽油杆柱与油管不接触,使抽油杆与油管的摩擦与磨损转变为抽油杆抗磨副自身的摩擦与磨损。光杆与扶正套之间的低磨阻使得产生的磨损极小,达到了防止杆管偏磨的目的。

      六、最新研制的uhmw pe内衬油管性能

      1、摩擦系数测试结果见表所示:

 

             试验结果    试验材料                 

相对磨损率(%)

最新研制uhmw pe管材

11

expe(红)(进口)

21

hepe(黑)(进口)

18

expe(桔红)(进口)

28

钢材

17

      2、内衬试验:

      最新研制的管材抗磨性能及摩擦系数等各项指标均超过了国外耐热性红管及桔红管材料。在国产专用设备上通过缩径、加热回弹、管端翻边等加工,经实验证明均能满足制作复合内衬管的要求.

      3、内衬uhmw pe抗磨、抗腐油管是最好的选择

      (1)    国内外最有效的一种抗磨技术;

      (2)    集耐磨、防腐、不结蜡、不结垢等多项性能于一身;

      (3)    内衬管不会产生小孔、裂缝、断裂和剥落等现象,对井没有污染;

      (4)    衬管有弹性,可适应由于油井温度和油管载荷的变化导致的油管变形,可始终保证衬管紧紧地涨紧在钢管的内表面,并且保持端面密封,不需要粘结剂;

      (5)    不改变现行的作业工艺,下井后不影响作业,也不需要井下专用工具;

      (6)    内衬管为一种坚韧的耐磨材料,油井作业或线缆作业不会损伤内衬;

      (7)    该材料具有惰性,不易于其它物质发生化学反应,并且无毒。