油井套管是維持油井運行的生命線。由于地質(zhì)條件不同,井下受力狀態(tài)復雜,拉、壓、彎、扭應(yīng)力綜合作用作用于管體,這對套管本身的質(zhì)量提出了較高的要求。一旦套管本身由于某種原因而損壞,可能導致整口井的減產(chǎn),甚至報廢。
超高分子量聚乙烯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,油井套管通過材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(yīng)用前景非常廣闊。
油井套管、超高分子量聚乙烯油井內(nèi)襯管特性:
1、防蠟性
超高分子量聚乙烯油井內(nèi)襯管具有磨擦系數(shù)低,抗結(jié)垢、自潤滑的特點。通過磨擦系數(shù)測試表明,超高分子量聚乙烯油井內(nèi)襯管的磨擦系數(shù)為0.07~0.11,相當于冰與冰之間磨擦。管壁表面非常光滑,減少了液體在油管內(nèi)流動時產(chǎn)生的磨擦阻力,降低液體在油管內(nèi)結(jié)蠟的幾率。
2、耐磨擦性
超高分子量聚乙烯油井內(nèi)襯管與其它材料管材相比具有耐磨性好的特點。經(jīng)過加工后,超高分子量聚乙烯油井內(nèi)襯管的耐磨性仍然高于普通分子量聚乙烯管材10倍以上。自摩擦系數(shù)為0.10,僅為鋼材的30%,耐磨性比尼龍66和聚四氟乙烯高4倍,比碳鋼高7倍,大大降低了抽油桿與油管之間的摩擦系數(shù),是目前***有效的一種抗偏磨方式。通過北京有色冶金設(shè)計研究總院的《塑料管磨損試驗研究成報告》可以看出:下列四種不同材料的管道,在相同管徑、流速、試驗物料、濃度條件下進行試驗,超高分子量聚乙烯油井內(nèi)襯管耐磨性是普通鋼管的倍之多。
3、耐腐蝕性
超高分子管具有優(yōu)良的耐化學要品性,除強氧化性酸液外,在一定溫度下和深度范圍內(nèi)能耐各種腐蝕性介質(zhì),如酸、堿、鹽及有機介質(zhì)(茶溶劑除外)。在20℃和80℃兩種溫度下,通過對80種有機溶劑浸泡30天,外表無任何反常現(xiàn)。這一特性,使得井內(nèi)含有的各種化學藥劑對油管的腐蝕減少,延長了有管的使用壽命。
4、耐高溫性
普通聚乙烯管的耐熱性差,用于輸送冷水,交聯(lián)聚乙烯管能輸送90~110℃的水。而超高分子管因其相對分子量高,分子鏈移動困難,熔融時不流動,呈半透明橡膠關(guān)的高粘彈態(tài),實驗表明在溫度高達150~200℃時仍能保持原有的形狀。因此在高溫洗井情況下,超高分子內(nèi)襯復合管仍能保持原有形狀。
油井套管的性能標準:
序號 項目 單位 結(jié)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 % 380.1 GB/T1040-1992
3 拉伸強度 MPa 28.89 GB/T1040-1992
4 密度 g/cm3 0.936 GB/T1033-1986
5 邵氏硬度(D) 60 GB/T2411-1980
6 熱變形溫度 ℃ 70.95 GB/T1633-2000
油井套管的應(yīng)用范圍
正因為UHMW PE內(nèi)襯油管具有以上優(yōu)良特性,可很好地應(yīng)用在以下各類油、水井中:
(1)采油井:輸油管適用于油管偏磨與腐蝕嚴重、抽油桿故障率高、結(jié)垢的油井;
(2)腐蝕性氣井:油井套管抗H2S和CO2氣體腐蝕;
(3)注水井:油井襯管適用于腐蝕、結(jié)垢嚴重的注水井;
(4)海上油井:油井套管超長壽命降低海上采油成本;
(5)輸送管:油井襯管井下不適用的腐蝕和偏磨嚴重的舊油管內(nèi)襯后可用作輸油管。
油井套管——內(nèi)襯超高分子量聚乙烯油管,是20世紀90年代初期開發(fā)出的一項新工藝技術(shù)、生產(chǎn)出的管材防腐、耐磨、性能優(yōu)良。20世紀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)用井數(shù)擴大趨勢看,內(nèi)襯超高分子量聚乙烯油管的生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)已成熟。
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