[發明專利]一種用于抽油桿接箍的超高分子量聚乙烯復合材料的生產方法

在審

• 申請號: 201510763313.7
• 申請日: 2015-11-10
• 公開（公告）號: CN105199208A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 石國軍;袁月
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08K13/06;C08K9/06;C08K3/38;C08K7/24;C08K5/098
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發明涉及油田生產技術領域，特別是有桿抽油用防偏磨接箍的耐磨耐溫材料的制備方法。

背景技術

有桿抽油是國內外石油行業采用的、占主導地位的石油舉升方式。在我國的各個油田，大約有80％的采油井采用了有桿抽油技術。

有桿抽油系統在實現井下流體的舉升時需要油管和抽油桿之間的相對運動，由于井眼曲線的三維變化、地層條件的復雜多變、操作條件的苛刻性等原因，使得油管和抽油桿接觸并產生摩擦，導致所謂的“桿管偏磨”。

現用于抽油桿管防偏磨的手段主要包括扶正器、油管內襯和抽油桿接箍外襯。

扶正器是固定在抽油桿上的防磨塊，是和抽油桿配套的一個關鍵部件。由于扶正器本身具有較好的耐磨性能，同時能夠減少管桿的接觸機會，因此扶正器的使用是減緩管桿偏磨的有效途徑之一。

油管內襯是在油管管柱內壁襯上一層耐磨、耐腐蝕、耐井下溫度的工程塑料，將抽油桿和油管之間的摩擦和磨損轉變成抽油桿及其接箍和內襯的耐磨工程塑料之間的摩擦磨損，從而降低桿管磨損。

抽油桿接箍外襯是在抽油桿接箍外覆蓋一層耐磨的工程塑料，在不明顯增加流體流動阻力的情況下，降低桿管的磨損，延長油井的檢修周期。和整個油管管柱內襯工程塑料相比，抽油桿外襯工程塑料具有用量小、投資少、施工方便等優點。

通過改性，可用于抽油桿接箍的外襯材料主要包括：氟樹脂(PTFE)，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚氨酯，聚苯硫醚(PPS)，聚醚醚酮(PEEK)，聚酰亞胺(PI)和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。

聚四氟乙烯具有優良的化學穩定性和耐腐蝕性，能耐王水和幾乎所有化學溶劑的腐蝕和溶漲；還具有良好的潤滑能力和不粘性，摩擦系數小于0.05；聚四氟乙烯長期使用溫度高達200～260℃，具有良好的耐高溫能力，因此在耐摩擦磨損、耐腐蝕材料中具有廣泛的應用。聚四氟乙烯價格的大幅度下降，也為其在工程領域的廣泛使用創造了有利條件。然而，聚四氟乙烯塑料存在著硬度低、耐磨損性能差，分子間引力小、易剝落等缺點，嚴重限制了其使用。

聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)是由對苯二甲酸(TA)與乙二醇(EG)經脫水酯化、縮聚后得到的一種熱塑性飽和聚酯。聚對苯二甲酸乙二醇酯具有良好的力學性能、耐油溶脹和耐酸堿腐蝕性能。目前，還沒有將聚對苯二甲酸乙二醇酯用在油水井內襯、外襯防腐蝕、防偏磨的報道。

天津市超科光纖通訊器材科技有限公司研發了一種耐磨抽油桿接箍(申請號：200420029609.3)，其在抽油桿接箍的金屬外表面設置的一層非金屬層為聚氨酯，設置的非金屬層具有一定的厚度，同時可以具有很好的耐腐蝕性，由此可以具有很好的耐腐蝕性，由此可以大大改善抽油桿接箍的耐磨性能，有效的避免了由于抽油桿接箍的金屬部分直接與油管發生摩擦，而導致抽油桿接箍磨損現象的發生，延長了油管的檢修周期，減少維修工作量，提高了油井的年采油量。但聚氨酯的使用溫度不宜超過120℃。

其他能用于抽油桿接箍的工程塑料包括聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)和聚酰亞胺(PI)等。這些工程塑料都具有耐溫200℃以上、優異的耐摩擦磨損、耐腐蝕、耐溶脹能力，基本上滿足抽油桿接箍外襯材料的使用要求。但是，這些材料的市場價格較貴，直接全部使用可能會有成本問題。

超高分子量聚乙烯一般指分子量大于150萬的線型高密度聚乙烯。作為工程塑料，超高分子量聚乙烯具有耐腐蝕、耐沖擊、耐磨損、吸水率低等優良性質。但是，超高分子量聚乙烯在熔融后呈粘彈性，融體流動速率為零，臨界剪切速率極低，在工程上極難成型。另外，純的超高分子量聚乙烯的軟化溫度較低，約為80℃，不能直接用于抽油桿接箍，特別是深度較大的抽油井。

江蘇油田研發了一種柔性防磨抽油桿接箍。通過該柔性防磨接箍，抽油桿可以發生任意方向的偏轉，變偏磨為全磨；變剛性連接為柔性連接，降低了抽油桿接箍對油管的正壓力，從而減少了磨損。同時，該方法在抽油桿接箍外表面燒結一層耐磨的超高分子量聚乙烯，減緩桿管之間的磨損，延長了桿管的壽命。但是，接箍外表面的超高分子量聚乙烯的軟化溫度低，在井深較大、井下溫度較高時，燒結在抽油桿接箍外表面的超高分子量聚乙烯塑料就很快被磨損、脫落。所以，要對超高分子量聚乙烯進行改性，提高其軟化溫度和在使用條件下耐磨損性能，才能起到減緩抽油桿接箍和油管之間的摩擦磨損，延長使用壽命的目的。