江蘇無錫超高分子量聚乙烯(UHMW PE)材料的特點及應(yīng)用
超高分子量聚乙烯是一種分子量達(dá)數(shù)百萬的特種聚乙烯材料,*的分子量使得它同眾多的聚合物材料相比具有*的優(yōu)勢:
1、摩擦系數(shù)小(0.1-0.22),相當(dāng)于冰-冰之間的摩擦;
2、有自潤滑性、抗結(jié)垢性、輸送能耗低;
3、耐磨耗性居塑料之。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(yīng)力開裂能力為高密度聚乙烯(HDPE)的200倍、交聯(lián)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(xué)藥品性好。在室溫下不溶于任何有機(jī)溶液,耐多種鹽類溶液的腐蝕,除某些強(qiáng)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(wèi)生性好,被美國FDA認(rèn)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,是目前世界上的一種可代替生鐵和碳鋼的塑料。
具有諸多優(yōu)良特性的UHMWPE在日用、工業(yè)、文體、交通運輸、國防、機(jī)械、紡織、造紙、礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工等領(lǐng)域作為大型防護(hù)容器和管道的應(yīng)用。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(lǐng)域比傳統(tǒng)塑料和金屬管材具有明顯優(yōu)勢和巨大的市場前景。
江蘇無錫超高分子量聚乙烯內(nèi)襯油管應(yīng)用范圍
一、采油井
適用于油管偏磨、結(jié)臘、腐蝕嚴(yán)重、抽油桿故障率高、結(jié)垢的油井。
二、注水井
適用于腐蝕、結(jié)垢嚴(yán)重的注水井。
三、輸送管
井下不適用的腐蝕和偏磨嚴(yán)重的舊油管內(nèi)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。
江蘇無錫超高分子量聚乙烯內(nèi)襯油管技術(shù)可行性分析報告
一、第五代超高分子量聚乙烯(UHMW PE)結(jié)構(gòu)材料
1.聚乙烯(PE)原料方面的主要進(jìn)展
1989年,比利時SOLVAY公司了第三代聚乙烯(PE)管材樹脂,該材料具有雙峰型分子量分布,結(jié)構(gòu)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(jìn)步主要體現(xiàn)在如下幾個方面:優(yōu)異的慢速裂紋增長抵抗能力,的快速裂紋擴(kuò)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(fā)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(lián)實現(xiàn)的,其可使PE管在壁很薄的情況下耐更高的壓力。交聯(lián)聚乙烯(PE)管材樹脂的成本比傳統(tǒng)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*第三代樹脂,具有的耐慢速裂紋生長和耐快速開裂擴(kuò)展性能,并且是*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zui常用的高分子材料,*個合成高分子材料,是1909年報道的美國Baekeland發(fā)明的酚醛樹脂。1920年,德國科學(xué)家Staudinger提出高分子的長鏈分子概念后,開始了用化學(xué)合成的方法大規(guī)模合成高分子材料的時代。1935年,英國帝國化學(xué)公司(ICI)出高壓聚乙烯(PE)樹脂因其極低的介電常數(shù)而在第二次世界大戰(zhàn)期間用作雷達(dá)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(jīng)久耐用而在當(dāng)時的美國和歐洲風(fēng)靡一時,而尼龍66纖維的降落傘,更是大大提高了美國在第二次世界大戰(zhàn)中的作戰(zhàn)能力。
第五代超高分子量聚乙烯(UHMW PE)智能結(jié)構(gòu)材料,材料智能化是未來各類材料發(fā)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(diào)節(jié)、修飾和修復(fù),高分子材料中長鏈分子的豐富構(gòu)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(yīng)性。高分子表現(xiàn)出的其結(jié)構(gòu)、作用和功能隨外界環(huán)境而變化的物質(zhì)特征,是智能材料應(yīng)用的基礎(chǔ)。已經(jīng)知道無論是zui大的力學(xué)載荷的傳遞,還是zui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(xiàn)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(diào)節(jié)和發(fā)揮高分子結(jié)構(gòu)材料的功能和性質(zhì),使其表現(xiàn)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(xué)高分子聚合物材料。20世紀(jì)70年代中期,美國科學(xué)家Heeger,MacDiarmid和日本白川英樹發(fā)現(xiàn)改變了高分子只能是絕緣體的觀念,在塑料導(dǎo)電研究領(lǐng)域取得突破性的發(fā)現(xiàn),具有光、電、磁活性的導(dǎo)電聚合物成為對物理學(xué)家和化學(xué)家都具有重要意義的研究領(lǐng)域。導(dǎo)電聚合物在發(fā)光二極管、太陽能電池、和微型電視顯示裝置等領(lǐng)域不斷找到新的用武之地。
2.內(nèi)襯UHMW PE抗磨、抗腐油管的發(fā)展:
內(nèi)襯聚乙烯(PE),zui早是應(yīng)用在輸送管上。早在上個世紀(jì)90年代初,德國、美國、日本等就開始應(yīng)用。
內(nèi)襯UHMW PE抗磨、抗腐油管是于1995年由美國先,后來經(jīng)過了多次的變化和改進(jìn)。到2000年,該技術(shù)被許多石油公司認(rèn)可,并廣泛應(yīng)用。到現(xiàn)在為止,北美地區(qū)約有16,000口油井和8,000口左右的水井采用了UHMW PE內(nèi)襯油管。在范圍內(nèi),約有近30,000口油水井使用該產(chǎn)品。由于該產(chǎn)品具有優(yōu)良的抗磨、抗腐性能,用戶很滿意,享有良好的口碑。內(nèi)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(jìn)了內(nèi)襯UHMW PE油管,這是我國對內(nèi)襯UHMW PE油管的zui早使用。2003年底,勝利石油管理局總機(jī)械廠在國外公司60噸內(nèi)襯油管,先后在勝利油田東辛采油廠的6口偏磨、腐蝕嚴(yán)重的抽油機(jī)井中使用。勝利石油管理局總機(jī)械廠于2004年引進(jìn)了*的內(nèi)襯UHMW PE抗磨、抗腐油管縮徑和端口處理技術(shù)及線,于2005年開始正式投產(chǎn)和推廣。目前已經(jīng)在東辛、勝利、臨盤等采油廠進(jìn)行了推廣使用,憑借*的性能,該產(chǎn)品得到了用戶的充分認(rèn)可。勝利油田的樁西、純梁、河口等采油廠都將該產(chǎn)品列入了使用計劃。江蘇油田、河南油田、大港油田也對該產(chǎn)品有了使用意向。
3.內(nèi)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(xiàn)(主要是美國石油文摘)報道了內(nèi)襯超高分子量聚乙烯油管在有桿泵井中的應(yīng)用情況及應(yīng)用效果。內(nèi)襯超高分子量聚乙烯油管及接箍的應(yīng)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(dǎo)了該公司已內(nèi)襯超高分子量聚乙烯油管。美國的Texas油氣商刊(Producer New April 2002)報道了內(nèi)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(yè)費用從9600$年下降到1100$/年。Western Falcon報道了內(nèi)襯超高分子量聚乙烯油管用于有桿泵井達(dá)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(nèi)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(tǒng)降低了因油管腐蝕而造成的故障。試驗結(jié)果顯示,有桿泵平均運行時間大約增加了400%,包括故障在內(nèi)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(xù)使用。
(2) 有文獻(xiàn)報道了內(nèi)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(xù)油管節(jié)約作業(yè)時間及費用。目前加拿大W.exas公司有20口井應(yīng)用了內(nèi)襯超高分子量聚乙烯油管,今后可能擴(kuò)大應(yīng)用井?dāng)?shù).Western Falcon報道了內(nèi)襯超高分子量聚乙烯油管用于注水井達(dá)1000多口。內(nèi)襯超高分子量聚乙烯油管可重復(fù)使用期,基本不需要維修費用。
(3) 美國(US.patent005511619A)介紹了將耐磨聚合物內(nèi)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(nèi)襯是一種擠壓成型的聚合物材料,密度高、抗磨且摩擦系數(shù)比金屬柱低,如超高分子量聚乙烯。
(4) 內(nèi)襯超高分子量聚乙烯油管,是20世紀(jì)90年代初期出的一項新工藝技術(shù)、出的管材防腐、耐磨、性能優(yōu)良。20世紀(jì)90年代中后期大量推廣應(yīng)用。從報道的內(nèi)襯超高分子量聚乙烯油管的使用效果和使用規(guī)模以及應(yīng)用井?dāng)?shù)擴(kuò)大趨勢看,內(nèi)襯超高分子量聚乙烯油管的技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)已成熟。
傳真:
郵箱:1325736315@qq.com
地址:鄭州市二七區(qū)百榮路南、大學(xué)南路西5幢20層