超高分子量聚乙烯內襯復合管技術前景展望

2012-11-15 02:58:46謝芳大慶油田有限責任公司第七采油廠

石油石化節能 2012年1期

謝芳（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

超高分子量聚乙烯內襯復合管技術前景展望

謝芳（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

通過對超高分子量聚乙烯（UHMWPE）內襯復合管的技術特點及國內外現場試驗效果進行闡述，證明該技術在油井中應用能夠延長舊油管使用壽命，減緩桿管偏磨，延長油井清蠟周期。同時，通過現場應用情況，對超高分子量聚乙烯內襯復合管技術進行評價，對該技術的應用前景進行了論述。

超高分子量聚乙烯內襯復合管防偏磨清蠟周期

油井在生產過程中存在以下問題：一是采用高壓蒸汽車向油套環型空間打熱水進行循環洗井，這種方式工作量大，影響產量，費用較高，在壓力控制不當的情況下容易對地層造成污染；二是在偏磨井上應用抽油桿扶正器，投入成本高，同時增加了油井的抽汲載荷，導致抽油機生產能耗增加；三是油管的可再生利用率低，增加了油井的維護成本。2008年葡萄花油田累計更換油管8.5432×104m，其中修復油管僅有0.2916×104m，占更換油管總數的3.4%。為此應用超高分子量聚乙烯內襯復合管技術，利用新材料的摩擦系數低、耐磨、耐腐蝕等特性，延長油井清蠟周期，減緩桿管偏磨，減小抽汲載荷，降低生產能耗，還可以修復利用舊油管，使油管的使用壽命得到延長，降低油田在生產過程中的成本。

1 超高分子量聚乙烯管材的技術特點

超高分子量聚乙烯材料采用的是相對分子質量達到287×104的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）樹脂，通過特殊工藝制造成型。該材料于1957年由美國聯合化學公司采用齊格勒催化劑首先研制成功，屬于線型聚合物，相對分子質量通常在（100～500）×104之間，結晶度65%～85%，密度0.92～0.96 g/cm3。與眾多聚合物材料相比，超高分子量聚乙烯材料具有摩擦系數低、耐磨、耐腐蝕、加工成型難度大等特性。使用超高分子量聚乙烯管作為油管襯管，利用該材料的優良特性，實現防蠟、防偏磨、防腐蝕的目的。

1.1 超高分子量聚乙烯材料的低摩擦性

超高分子量聚乙烯的摩擦系數為0.07～0.11，接近冰與冰之間的摩擦（0.05～0.15），即使在無潤滑劑的情況下，與銅或黃銅等金屬進行表面相對滑動時也不會引起黏著磨損現象。超高分子量聚乙烯與其他材料摩擦測試對比情況見表1。

表1 超高分子量聚乙烯與其他材料的摩擦系數測試對比

1.2 超高分子量聚乙烯材料的耐磨性

超高分子量聚乙烯與其他材料相比耐磨性較為突出。測試結果見圖1。

1.3 超高分子量聚乙烯材料的耐沖擊性

根據GB 1843—1996《塑料懸臂梁沖擊性能試驗方法》，對超高分子量聚乙烯和幾種工程塑料的耐沖擊性能進行了測試，結果表明超高分子量聚乙烯材料的耐沖擊強度是現有塑料中最高的，見圖2。

1.4 超高分子量聚乙烯材料的耐腐蝕性[1]

超高分子量聚乙烯分子結構的對稱性和化學鍵的飽含度使其具有優良的耐化學品性能。在20℃和80℃兩種溫度下，通過80種有機溶劑浸泡30 d，超高分子量聚乙烯材料外表面正常，見表2。

表2 耐腐蝕情況對比

2 現場應用情況及試驗效果

2.1 國外油田現場試驗情況及效果[1]

超高分子量聚乙烯內襯復合管在美國得克薩斯州的克倫油田先后在較高故障率的17口油井進行了試驗。除1口低產井關井外，其余16口井均正常生產，無故障運行時間增加了5倍。

現場試驗表明，超高分子量聚乙烯內襯復合管下井后，未發生因油管磨損、腐蝕或抽油桿偏磨等原因停井作業。統計試驗后17口井故障原因：3次抽油桿腐蝕故障和1次外部油管接箍腐蝕故障。17口井的故障率由4.3%下降到0.59%。歷史數據表明，這些油井試驗前90%故障都與油管的內部磨損及腐蝕或抽油桿相關部件的磨損有關。試驗證明，超高分子量聚乙烯內襯復合管可以減緩桿管之間的磨損，降低油管腐蝕程度。

2.2 國內其他油田試驗效果[1]

2005年，吉林油田選取1口偏磨嚴重井進行了超高分子量聚乙烯內襯復合管試驗，下井前將油桿扶正器去掉。為了檢查使用效果，在184 d后起出全井管柱，高分子復合層無明顯磨損，抽油桿及接箍沒有發生磨損，不存在腐蝕現象，油管內無結蠟，油管螺紋完好，所以繼續下井使用，截至檢查日計算，熱洗周期由82 d延長到184 d，延長了2.24倍。