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 |
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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。