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      產品分類LASSIFICATION
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      超高分子量聚乙烯抽油內襯管材Product 位置:科力新材料 >> 產品展示 >> 超高分子量聚乙烯板材

      超高分子量聚乙烯抽油內襯管材


      超高分子量聚乙烯抽油內襯管材     超高分子量聚乙烯抽油內襯管材


      專業提供超高分子量聚乙烯收油內襯管,同時可協助客戶針對超高分子量聚乙烯抽油內襯管特性,監制襯管成套設備并提供技術咨詢及服務!


            一、性能特點

            超高分子量聚乙烯(UHMWPE)內襯油管是在鋼制普通油管內襯一層超高分子量聚乙烯(UHMWPE)管材,采用專用技術使襯管與鋼制油管緊貼在一起,形成“管中管”結構。這種內襯油管不僅可以解決油管偏磨、腐蝕、結臘等難題,同時由于其摩擦系數較低,還可降低油井光桿負荷、抽油桿柱底部應力,延長抽油桿柱的壽命。

            超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料是一種新型超分子高分子材料,是聚合物的全面提升,它能夠在外力的作用下,通過材料內部結構的改變而伸縮、彎曲、束緊或膨脹,和生物肌肉相似,這種具有形狀記憶功能和自我修復功能的智能綠色材料,應用前景非常廣闊。

            超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料,通過專用設備與特殊工藝制造的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)內襯油管,具有自感知和記憶及自我修復的功能;

            超高分子量聚乙烯(UHMWPE)內襯油管具有膨脹后進行收縮,收縮后隨之膨脹放松的特性,確保襯管緊密貼合在鋼制油管的內表面,而無需任何粘結劑;

            隨著采油井深度增加和溫度與壓力的上升,可自適應油井溫度[1]變化和應力變化導致的油管伸縮變形而仍然保證襯管與鋼制油管端部的密封。

            超高分子量聚乙烯(UHMWPE)內襯油管是抗磨、抗腐油管的全面升級產品,可長期在地下復雜、惡劣的環境中使用。

            二、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)內襯規格

           內襯管規格

      外徑偏差

      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、技術指標

            3.1 外觀要求

            超高分子量聚乙烯(UHMWPE)內襯管外表面應光滑、無裂紋、無空洞等質量缺陷。

            3.2 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)內襯的理化性能指標

       

      序號

      項目

      單位

      結果

      檢驗方法

      1

      懸臂梁沖擊強度kJ/m2不斷GB/T1843-96

      2

      斷裂伸長率%380.1GB/T1040-1992

      3

      拉伸強度MPa28.89GB/T1040-1992

      4

      密度g/cm30.936GB/T1033-1986

      5

      邵氏硬度(D)
      60GB/T2411-1980

      6

      熱變形溫度70.95GB/T1633-2000

            3.3 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)內襯的耐磨性能指標

       

      序號

      項目

      單位

      結果

      檢驗方法

      1

      摩擦系數
      0.15GB/T3960-89

      2

      磨損率%2.53GB/T3960-89

      3

      磨痕寬度mm4.08GB/T3960-89

       

            3.4 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)內襯的耐腐蝕性能指標

            在一定溫度和濃度范圍內能耐各種腐蝕性介質(酸、堿、鹽)及各種有機介質,在下表所列80℃的腐蝕性介質或有機溶劑中浸滯30天,外表無任何反常現象,其它物理性能也幾乎沒有變化。

       

      介 

      試         

      無機酸

      濃鹽酸、硝酸(20%)、磷酸(35%)、硫酸(50%)

      有機酸類

      醋酸(10%)、丁酸、檸檬酸、甲酸

      無機鹽溶液

      氯化鋁、硝酸銨、漂白粉、氯化鎢、碳酸鈉、氯化鈉、次氯酸鈉、氯化鋅

      堿類

      氫氧化鉀溶液、氫氧化鈉溶液

      有機溶劑類

      柴油、芐醇、環己烯醇、乙二醇、甘油、十二烷醇、丙醇

      其他

      啤酒、洗潔精溶液、蒸餾水、亞麻籽油、牛奶、橄欖油、海水、酒

       

            4、 配套設備

            4.1內襯管縮徑機

            在超高分子量聚乙烯管緊襯到鋼制油管管內表面前對管材進行預處理,使得內襯管的外徑略小于鋼制油管的內徑。

            4.2內襯管襯入設備

            利用專用夾頭夾緊超高分子量聚乙烯管材的一端借助卷揚機將管材拉進鋼制油管。使得超高分子量聚乙烯管緊襯到鋼制油管管內表面,保證內襯管不會產生軸向移動。

            4.3管端翻邊機

            保證內襯管端緊貼鋼制油管端部。

            5、 內襯工藝要求

            5.1熱膨脹內襯工藝

            確保內襯管與油管結合力:拉出力≥20kN

            5.2 內襯翻邊工藝

            實現油管端部密封:密封壓力≧20MPa

            5.3內襯工藝操作要點

            5.3.1油管必須清洗干凈;

            5.3.2利用縮徑機將內襯管適量縮徑;

            5.3.3將縮徑后的內襯管拉入鋼制油管內,并在兩端留出適當的長度;

            5.3.4將內襯管留出的兩個端面緩慢均勻加熱后,通過翻邊機翻邊即可。

            超高分子量聚乙烯UHMWPE內襯油管應用范圍

            一、采油井

            適用于油管偏磨、結臘、腐蝕嚴重、抽油桿故障率高、結垢的油井。

            二、注水井

            適用于腐蝕、結垢嚴重的注水井。

            三、輸送管

            井下不適用的腐蝕和偏磨嚴重的舊油管內襯后可用作輸油管。

            四、腐蝕性氣井

            適用于有H2S和CO2氣體腐蝕的氣井。

            五、海上油井

            超長壽命可以降低海上采油成本。

            超高分子量聚乙烯(UHMW PE)材料的特點及應用
            
      超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一種分子量達數百萬的特種聚乙烯材料,極高的分子量使得它同眾多的聚合物材料相比具有無可比擬的優勢:

            1、摩擦系數小(0.1-0.22),相當于冰-冰之間的摩擦;

            2、有自潤滑性、抗結垢性、輸送能耗低;

            3、耐磨耗性居塑料之首。是碳鋼的6.6倍,不銹鋼的5.5倍,黃銅的27.3倍,尼龍66的6倍,是耐磨輸送管道理想材料;

            4、抗應力開裂能力為高密度聚乙烯(HDPE)的200倍、交聯聚乙烯(XLPE)的4倍;

            5、耐低溫性能好,在零下269攝氏度時仍然具有韌性;

            6、耐化學藥品性好。在室溫下不溶于任何有機溶液,耐多種鹽類溶液的腐蝕,除某些強酸在高溫下對其有輕微的腐蝕外,在其他的堿液酸液中不受腐蝕;

            7、無毒、無味、衛生性好,被美國FDA認為是與食品接觸安全性的材料。

            8、長壽命。在自然光照下,其老化壽命為50年以上,是目前世界上最好的一種可代替生鐵和碳鋼的塑料。

            具有諸多優良特性的UHMWPE在日用、工業、文體、交通運輸、國防、機械、紡織、造紙、礦業、農業、化工等領域作為大型防護容器和管道的應用最為廣泛。以這種材料制作的管材、料倉等在電廠粉煤灰輸送;河道及海灣清淤輸沙、水泥、石灰輸送及水煤漿管道輸送等領域比傳統塑料和金屬管材具有明顯優勢和巨大的市場前景。

            超高分子量聚乙烯內襯油管技術可行性分析報告
            
      一、第五代超高分子量聚乙烯(UHMW PE)結構材料

            1.聚乙烯(PE)原料方面的主要進展

            1989年,比利時SOLVAY公司開發了第三代聚乙烯(PE)管材樹脂,該材料具有雙峰型分子量分布,結構上與第二代中密度聚乙烯(MDPE)管材樹脂顯著不同。雙峰型樹脂較單峰型樹脂性能上的進步主要體現在如下幾個方面:優異的慢速裂紋增長抵抗能力,卓越的快速裂紋擴展抵抗能力和較好改善了刮痕敏感度,以及具有較高的剛度,成為聚乙烯(PE)管材料發展的亮點。

            第四代聚乙烯(PE),高密度聚乙烯(HDPE)管材樹脂是通過PE交聯實現的,其可使PE管在壁很薄的情況下耐更高的壓力。交聯聚乙烯(PE)管材樹脂的成本比傳統的PE成本高5倍。

            第四代聚乙烯(PE)新型管材樹脂(雙峰乙烯—已烯共聚物)在物理性能上超過所有第三代樹脂,具有卓越的耐慢速裂紋生長和耐快速開裂擴展性能,并且是第一個耐性超過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)管材樹脂具有更均勻的擠出性能。

            聚乙烯(PE)是最常用的高分子材料,第一個合成高分子材料,是1909年報道的美國Baekeland發明的酚醛樹脂。1920年,德國科學家Staudinger提出高分子的長鏈分子概念后,開始了用化學合成的方法大規模制造合成高分子材料的時代。1935年,英國帝國化學公司(ICI)開發出高壓聚乙烯(PE)樹脂因其極低的介電常數而在第二次世界大戰期間用作雷達電纜和潛水艇電纜的絕緣材料。1940年,美國杜邦公司(Du Pont)推出尼龍紡織品(如尼龍絲襪),因其經久耐用而在當時的美國和歐洲風靡一時,而尼龍66纖維制造的降落傘,更是大大提高了美國軍隊在第二次世界大戰中的作戰能力。
            第五代超高分子量聚乙烯(UHMW PE)智能結構材料,材料智能化是未來各類材料發展的方向。智能材料是指材料的作用和功能可隨外界條件的變化而有意識的調節、修飾和修復,高分子材料中長鏈分子的豐富構象變化及較弱的分子鏈間相互作用,賦予高分子材料以自適應性。高分子表現出的其結構、作用和功能隨外界環境而變化的物質特征,是智能材料應用的基礎。已經知道無論是最大的力學載荷的傳遞,還是最快的功能信號的傳遞,都是沿著高分子的鏈軸方向,因此掌握外場存在下分子鏈的取向和聚集,實現外場方向與分子鏈取向和聚集的同步變化,則能在不同方向和不同層次上調節和發揮高分子結構材料的功能和性質,使其表現出智能性。

            第五代超高分子量聚乙烯(UHMW PE)智能材料,是一種仿生科學高分子聚合物材料。20世紀70年代中期,美國科學家Heeger,MacDiarmid和日本白川英樹發現改變了高分子只能是絕緣體的觀念,在塑料導電研究領域取得突破性的發現,具有光、電、磁活性的導電聚合物成為對物理學家和化學家都具有重要意義的研究領域。導電聚合物在發光二極管、太陽能電池、移動電話和微型電視顯示裝置等領域不斷找到新的用武之地。

            2.內襯UHMW PE抗磨、抗腐油管的發展:

            內襯聚乙烯(PE),最早是應用在輸送管上。早在上個世紀90年代初,德國、美國、日本等國家就開始應用。

            內襯UHMW PE抗磨、抗腐油管是于1995年由美國首先研發,后來經過了多次的變化和改進。到2000年,該技術被許多石油公司認可,并廣泛應用。到現在為止,北美地區約有16,000口油井和8,000口左右的水井采用了UHMW PE內襯油管。在全球范圍內,約有近30,000口油水井使用該產品。由于該產品具有優良的抗磨、抗腐性能,用戶很滿意,享有良好的口碑。內襯UHMW PE抗磨、抗腐油管的使用,大大降低了井下故障。因而,在過去的幾年時間里,越來越多的石油公司對該特種油管表示青睞。

            2003年,克拉瑪依油田從美國引進了內襯UHMW PE油管,這是我國對內襯UHMW PE油管的最早使用。2003年底,勝利石油管理局總機械廠在國外公司生產60噸內襯油管,先后在勝利油田東辛采油廠的6口偏磨、腐蝕嚴重的抽油機井中使用。勝利石油管理局總機械廠于2004年引進了國外先進的內襯UHMW PE抗磨、抗腐油管縮徑和端口處理技術及生產線,于2005年開始正式投產和推廣。目前已經在東辛、勝利、臨盤等采油廠進行了推廣使用,憑借優越的性能,該產品得到了用戶的充分認可。勝利油田的樁西、純梁、河口等采油廠都將該產品列入了使用計劃。江蘇油田、河南油田、大港油田也對該產品有了使用意向。

            3.內襯UHMW PE /EXPE抗磨抗腐油管的查新報告

            UHMW PE為低溫型聚乙烯PE管材;EXPE為高溫型聚乙烯PE管材。

            (1) 有較多文獻(主要是美國石油文摘)報道了內襯超高分子量聚乙烯油管在有桿泵井中的應用情況及應用效果。內襯超高分子量聚乙烯油管及接箍的應用降低了管桿的磨損及摩阻,并且有良好的防腐效果,有效地減少了管桿磨損和斷脫。加拿大的Wise Wood公司報導了該公司已生產內襯超高分子量聚乙烯油管。美國的Texas油氣制造商刊(Producer New April 2002)報道了內襯超高分子量聚乙烯油管用于有桿泵井,檢泵周期從112天增加到1500多天,作業費用從9600$年下降到1100$/年。Western Falcon報道了內襯超高分子量聚乙烯油管用于有桿泵井達1200多口,注水井1000多口。

            SPE(SPE39815)報道了在德克薩斯克倫MCElroy油田的17口抽油井中安裝了內襯超高分子量聚乙烯油管,不但減少了因抽油桿與油管間的摩擦造成的磨損;而且使密封系統降低了因油管腐蝕而造成的故障。試驗結果顯示,有桿泵平均運行時間大約增加了400%,包括故障在內運行時的增幅也超過了300%。試驗油井的平均故障率也從原來的4.3大幅降至0.59。此外,舊油管還可有效地繼續使用。

            (2) 有文獻報道了內襯超高分子量聚乙烯油管及接箍用于注水井注水,有效避免了鹽水及其它腐蝕液體造成的腐蝕損害。也可以制成連續油管節約作業時間及費用。目前加拿大W.exas公司有20口井應用了內襯超高分子量聚乙烯油管,今后可能擴大應用井數.Western Falcon報道了內襯超高分子量聚乙烯油管用于注水井達1000多口。內襯超高分子量聚乙烯油管可重復使用期,基本不需要維修費用。

            (3) 美國專利(US.patent005511619A)介紹了將耐磨聚合物內襯在油管柱中,以降低管柱和桿柱以及管柱和桿柱接箍的磨損.聚合物內襯是一種擠壓成型的聚合物材料,密度高、抗磨且摩擦系數比金屬柱低,如超高分子量聚乙烯。

            (4) 內襯超高分子量聚乙烯油管,是20世紀90年代初期開發出的一項新工藝技術、生產出的管材防腐、耐磨、性能優良。20世紀90年代中后期大量推廣應用。從報道的內襯超高分子量聚乙烯油管的使用效果和使用規模以及應用井數擴大趨勢看,內襯超高分子量聚乙烯油管的生產技術和應用技術已成熟。

            二、超高分子量聚乙烯(UHMW PE)內襯油管產品特點與技術

            內襯UHMW PE是在鋼制普通油管內襯一層超高分子量聚乙烯(UHMW PE)管材,采用專用技術使襯管與油管緊貼在一起,形成“管中管”結構。這種內襯油管不僅可以解決油管偏磨與腐蝕難題,同時由于超高分子量聚乙烯(UHMW PE)內襯管的摩擦系數較低,還可降低油井光桿負荷、抽油桿柱底部應力,延長抽油桿的壽命。內襯油管(UHMW PE)具有如下特性:

            1、優良的耐磨性

            UHMW PE最引人注目的一個特性是它具有極高的耐磨性,這一性能在許多工程應用中都是十分寶貴的,UHMW PE的耐磨性比尼龍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、比碳鋼和不銹鋼高6~7倍左右,是聚丙烯的10倍左右。UHMW PE耐磨損機理不僅靠它的硬度,而且還靠粘彈性和摩擦系數小來緩沖磨損,這與一般磨損材料抗磨損機理截然不同。

      表1幾種常用材料的耐磨損率值

      材料名稱

      磨損率平均表%

      材料名稱

      磨損率平均表%

      UHMW PE

      0.74

      不銹鋼

      4.05

      PTFE

      2.31

      45鋼

      4.02

      PA66

      1.51



            2、優良的耐腐蝕性

            UHMW PE是一種飽和分子團結構,故其化學穩定性極高。UHMW PE具有良好的耐化學腐蝕特性,除濃硝酸和濃硫酸外,它在所有的堿液、酸液和鹽液中都不會受到腐蝕。

            3、優異的自身潤滑性

            UHMW PE的磨損系數較小,摩擦系數僅為0.07~0.10。常用工程塑料動摩擦系數的比較如表2所示

       

      表2 UHMW PE與其他工程塑料動摩擦系數的比較

      材料名稱

      自潤滑

      水潤滑

      油潤滑

      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鋼

      0.15~0.35

      0.10~0.20

      0.05~0.10

            4、優良的不粘性

            UHMW PE是一種飽和碳氫化合物,化學穩定性高,表面張力小,表面吸附力非常微弱,其抗粘附能力僅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,因而制品表面與其它材料不易粘附。只要流速達到2.3~4.6m/s,結垢就難以形成,即使長期緩慢積累形成垢層也不牢固,很容易清除。UHMW PE具有的自潤滑性和不粘附性,使得摩擦系數最小。特殊工藝生產的管道內壁抗腐蝕、抗磨損、不結垢,因此流動阻力很小,可長期保持流速和流量不減。其內徑設計可比鋼管減小15%。

            5、高抗沖擊性

            UHMW PE的抗沖擊性和吸收沖擊能居塑料之首,無論是外力強沖擊,還是內部壓力波動都難以使其開裂。其沖擊力強度為尼龍66的10倍,聚氯乙烯的20倍,聚乙烯的4倍。特別是在低溫環境,其沖擊強度反而達到最高值。UHMW PE的這種柔韌性為輸送系統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,因為UHMW PE管材分子鏈中不飽和基因很少,分子量大;另一方面,添加了優質改良劑,使得UHMW PE管材使用壽命大大超過了高密度聚乙烯管材。使用60年左右,UHMW PE管材仍可保持70%以上的機械性能。

            7、耐溫性

            UHMW PE管材適溫性寬,可長期在-169℃到130℃的溫度下工作,這是其它聚烯烴管材無法比擬的。

            三、產品應用范圍

            正因為UHMW PE內襯油管具有以上優良特性,可很好地應用在以下各類油、水井中:

            (1)采油井:適用于油管偏磨與腐蝕嚴重、抽油桿故障率高、結垢的油井;

            (2)腐蝕性氣井:抗H--2S和CO2氣體腐蝕;

            (3)注水井:適用于腐蝕、結垢嚴重的注水井;

            (4)海上油井:超長壽命降低海上采油成本;

            (5)輸送管:井下不適用的腐蝕和偏磨嚴重的舊油管內襯后可用作輸油管。

            四、油田桿管偏磨腐蝕現狀及分析

            1、偏磨現狀分析

            油井偏磨主要表現在油管、抽油桿、套管、深井泵在生產過程中出現點蝕,逐漸擴大發展,造成油水井油管管壁變薄導致漏失,抽油桿變細或者抽油桿接箍腐蝕穿透發生斷脫等事故,導致油水井停產、減產、生產周期縮短。國內某油田管理局到2005年底共發現偏磨井2313口,占有桿泵井的22.3%,這批井的作業周期僅為3~8個月.偏磨破壞形式多為抽油桿接箍和油管磨穿。桿管偏磨造成的工作量占油井全部維護工作量的20%~30%,增加了油井維護成本。年報廢率達10%以上,全局每年報廢油管、抽油桿達上百萬米,直接經濟損失超過億元.

            (1)現狀分析

            ①    偏磨是抽油井普遍現象.

            管、桿偏磨和腐蝕問題是存在于油田生產中的世界性難題,盡管國內外各油田采取了多種防磨、防腐措施,但是都因為各種缺陷而很難達到預期效果。因此,石油生產企業一直也沒有擺脫偏磨、腐蝕問題的困擾,這些問題也一直像黑洞一樣吞噬著生產投資。僅以勝利油田為例,勝利油區目前抽油井共開井約12000口,其中偏磨嚴重井就有3000余口,占抽油機井數的25%.其他抽油機井也普遍存在不同程度和偏磨。

            ②    桿、油管斷、裂漏問題突出

            由于偏磨造成的抽油桿斷脫、油管漏失十分嚴重。據統計,抽油桿斷脫、油管漏失占抽油機井失效原因的55%以上。

            ③    桿管報廢相當嚴重

            由于桿管偏磨,勝利油田的油管和抽油桿的報廢率達30%以上,直接經濟損失超過一億元。

            ④    造成了油井維護工作量顯著增加

            因油管、抽油桿偏磨造成的工作量占油井全部維護工作量的20%~30%,嚴重浪費了大量的人力物力。

            ⑤    短期失效井數比例呈逐年上升趨勢

            由于老井套管形狀的變化有及新鉆井斜井、水平井比例的增加,以及采出液含水率和礦化度上升等到原因,短期失效井數比例呈逐年上升趨勢。

            (2)偏磨原因分析

            分析抽油井桿管偏磨主要是由兩大類原因造成的,一是井斜造成油管彎曲而導致桿管偏磨;二是抽油桿在較大的軸向壓力作用下導致桿定彎曲所造成的偏磨。產出液的腐蝕性介質又加劇了偏磨。具體地說有以下幾個方面:

            ①    井斜

            引起井斜的原因主要有以下幾點。

            一是油藏開發需要──人為造斜。伴隨著油田開發進入中后期,為了有效控制剩余油,斜井、定向井越來越多,目前在斷塊油田新鉆井80%以上為定向斜井,井斜從幾度到幾十度。即便是直井,鉆井也有位移和方位角的變化,可控制的井斜位移2000m井深在30m范圍同樣引起桿管的偏磨。

            二是地應力的變化──地層蠕變:同樣伴隨著油田的開發,注水及各種增產措施的實施,使得老井地層壓力不斷變化,這種壓力的變化造成地層蠕變,引起套管變形彎曲或者局部套管縮徑等問題造成井斜。而這一現象會隨著油田的開發而愈來愈嚴重。

            ②    桿管彎曲

            桿管彎曲的影響因素主要有以下幾點。

            一是底部抽油桿彎曲。抽油桿彎曲產生于下沖程。下沖程時,抽油桿主要承受兩個方面的力:一個是自身在液體中向下的重力,另一個是活塞下沖程時受到向上的阻力。阻力隨著活塞直徑、抽油桿在油管內的各種摩擦阻力、抽油泵沖刺以及液體運動速度的變大而加大。而兩個方向力的平衡點,即中性點,在中性點以上抽油桿呈拉伸狀態,中性點以下的抽油桿受壓而彎曲,由于抽油桿彎曲,使抽油桿與油管發生偏磨。

            二是油管彎曲與抽油桿磨損。抽油桿在上沖程時,游動凡爾關閉,活塞帶動油管內介質上移。由于管內介質的重力、油管與管內介質和抽油桿的阻力作用,使抽油桿拉直,而油管在中性點以下產生彎曲,使管桿接觸產生磨損。油管彎曲造成的偏磨主要局限于泵上部附近,即中性點以下一直到泵位置。

            三是封隔器坐封。在多油層油井分層開發過程中,要使用封隔器將油層隔開。封隔器坐封需要一定的坐封力,坐封力會導致油管彎曲;坐封力越大油管彎曲度越大,桿管偏磨也就越嚴重。

            ③    井液介質的影響

            井液介質對管桿偏磨腐蝕的影響有以下幾點。

            一是綜合含水的影響。當油井產出液的含水大于74.02%時,由油包水型轉換為水包油型。此時,管桿壁失去了原油的保護作用,直接與產出水接觸,腐蝕速度加快,同時原有摩擦的潤滑劑由原油變成產出水,管桿壁失去了原油的潤滑作用,磨損速度也加快。

            二是腐蝕介質影響。對產出液中所含水的理化分析結果,表明水的總礦化度顯著增大,有些區塊水的總礦化度高達十幾萬。當產出液中礦物質C1、C02、S2、S042、細菌等含量高時,在適當的溫度下,存在如下反應:

            CO2+H20→H++HC03-

            Fe+H2S→FeS↓+H2↑;

            H2+S2→H2S↑

            同時,產出液中的腐蝕還原菌可在烴類物質條件下把水中的S042-還原成S2-,從而加快偏磨腐蝕。

            此外,由于管桿的偏磨,使其偏磨表面產生熱能,從而使管、桿表面鐵原子活化,而產出液具有強腐蝕性,使偏磨處優先被腐蝕。因為偏磨處表面被活化,使其成為電化學腐蝕的陽極,從而形成了大陰極小陽極的電化學腐蝕。而產出液是強電解質,具有強腐蝕性,對電化學腐蝕起到一個催化作用,更加劇了腐蝕。腐蝕產生后,管桿偏磨表面更粗糙,磨損也更為嚴重。偏磨和腐蝕相互作用,相互促進,二者結合具有更大的破壞性。

            三是含砂量的影響。油井產出液中往往含有一定量的砂。產出液從地下巖石中攜帶上來的砂粒具有較強的磨礪性,介質中砂粒的存在,使抽油桿與油管磨損加劇。

            四是油井結蠟。一些油田的原油含蠟高達30%以上,井下結蠟嚴重,導致抽油桿蠟卡,下行受阻。抽油桿下行時與油管間產生嚴重碰磨,造成桿管的偏磨。

            五是原油粘度的影響。原油粘度的增大,造成抽油桿運動阻力增大,使得管桿的變形嚴重。其結果是偏磨點增多、偏磨范圍增大以及偏磨載荷增加,進而使磨損加劇。

            2、腐蝕現狀分析

            同樣,偏磨和腐蝕問題在國內其他油田也十分嚴重,例如大慶油田、長慶油田、克拉瑪依油田等。2002年我國油管總用量約30萬噸,其中偏磨導致的油管年消耗至少在5萬噸以上。

            油管的偏磨和腐蝕問題一方面造成極大的資源浪費,增加生產成本,另一方面對原油增產形成障礙,因此,解決油管的偏磨和腐蝕問題,刻不容緩。

            五、防腐、防磨工藝發展概況

            針對偏磨帶來的影響,科研人員進行了大量研究攻關,形成了多種多樣的偏磨配套技術。一方面針對占整個采油方式80%的有桿泵的桿管防偏磨配套技術,第二是開展了桿管表面強化處理的抗偏磨技術,第三是采用無桿采油防偏磨技術。

            1、桿管防偏磨配套技術

            桿管偏磨的原因眾所周知,桿管偏磨的治理思路也大同小異,一是生產系統優化設計,二是防偏磨工具配套,這些技術在各油田都普遍進行了應用。

            防偏磨工具技術思路主要表現為以下四個方面:

            ①    采用抽油桿扶正的原理,確保抽油桿與油管隔離,不產生接觸磨損。這方面技術主要有:抽油桿尼龍扶正器、抽油桿滾輪接箍等。

            ②    采用轉動原理,保證油管、抽油桿得到均勻磨損。這種技術主要包括:旋轉油管和抽油桿技術。在作業時安裝旋轉井口,油井正常生產時,通過轉動油管柱,確保桿管接觸面的改變,從而延長管桿的使用壽命。

            ③    采用拉伸原理,確保油管、抽油桿處于拉伸狀態,減少蠕動、失穩造成的管桿偏磨。主要包括:油管錨定技術、抽油管下部加重技術和液力反饋泵抽油技術。

            ④    抗磨副技術。抽油桿抗磨副由抗磨光桿、抗磨扶正套和防彎接頭構成。抗磨光桿表面進行了精磨和鍍鉻處理,抗磨扶正套為增強尼龍66內襯光滑的鋼套。由于光桿和扶正套之間均做了減阻工藝處理,摩擦系數很小,從而扶正套固定在油管內,抗磨光桿在抗磨扶正套內上下滑動,確保了抽油桿柱與油管不接觸,使抽油桿與油管的摩擦與磨損轉變為抽油桿抗磨副自身的摩擦與磨損。光桿與扶正套之間的低磨阻使得產生的磨損極小,達到了防止桿管偏磨的目的。

            六、最新研制的UHMW PE內襯油管性能

            1、摩擦系數測試結果見表所示:

       

                   試驗結果    試驗材料                 

      相對磨損率(%)

      最新研制UHMW PE管材

      11

      EXPE(紅)(進口)

      21

      HEPE(黑)(進口)

      18

      EXPE(桔紅)(進口)

      28

      鋼材

      17

            2、內襯試驗:

            最新研制的管材抗磨性能及摩擦系數等各項指標均超過了國外耐熱性紅管及桔紅管材料。在國產專用設備上通過縮徑、加熱回彈、管端翻邊等加工,經實驗證明均能滿足制作復合內襯管的要求.

            3、內襯UHMW PE抗磨、抗腐油管是最好的選擇

            (1)    國內外最有效的一種抗磨技術;

            (2)    集耐磨、防腐、不結蠟、不結垢等多項性能于一身;

            (3)    內襯管不會產生小孔、裂縫、斷裂和剝落等現象,對井沒有污染;

            (4)    襯管有彈性,可適應由于油井溫度和油管載荷的變化導致的油管變形,可始終保證襯管緊緊地漲緊在鋼管的內表面,并且保持端面密封,不需要粘結劑;

            (5)    不改變現行的作業工藝,下井后不影響作業,也不需要井下專用工具;

            (6)    內襯管為一種堅韌的耐磨材料,油井作業或線纜作業不會損傷內襯;

            (7)    該材料具有惰性,不易于其它物質發生化學反應,并且無毒。


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