江蘇無(wú)錫超高分子量聚乙烯（UHMW PE）材料的特點(diǎn)及應(yīng)用

    超高分子量聚乙烯是一種分子量達(dá)數(shù)百萬(wàn)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(shì)：

     1、摩擦系數(shù)?。?.1-0.22），相當(dāng)于冰-冰之間的摩擦；

     2、有自潤(rùn)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(kāi)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(shí)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(lèi)溶液的腐蝕，除某些強(qiáng)酸在高溫下對(duì)其有輕微的腐蝕外，在其他的堿液酸液中不受腐蝕；

     7、無(wú)毒、無(wú)味、衛(wèi)生性好，被美國(guó)FDA認(rèn)為是與食品接觸安全性的材料。

     8、長(zhǎng)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(yùn)輸、國(guó)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(cāng)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(shì)和巨大的市場(chǎng)前景。

江蘇無(wú)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(zhǎng)壽命可以降低海上采油成本。

     
江蘇無(wú)錫超高分子量聚乙烯內(nèi)襯油管技術(shù)可行性分析報(bào)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(shí)SOLVAY公司了第三代聚乙烯（PE）管材樹(shù)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(shù)脂顯著不同。雙峰型樹(shù)脂較單峰型樹(shù)脂性能上的進(jìn)步主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：優(yōu)異的慢速裂紋增長(zhǎng)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(diǎn)。

   第四代聚乙烯（PE），高密度聚乙烯（HDPE）管材樹(shù)脂是通過(guò)PE交聯(lián)實(shí)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(shù)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(shù)脂（雙峰乙烯—已烯共聚物）在物理性能上*第三代樹(shù)脂，具有的耐慢速裂紋生長(zhǎng)和耐快速開(kāi)裂擴(kuò)展性能，并且是*個(gè)耐性超過(guò)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(shù)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(gè)合成高分子材料，是1909年報(bào)道的美國(guó)Baekeland發(fā)明的酚醛樹(shù)脂。1920年，德國(guó)科學(xué)家Staudinger提出高分子的長(zhǎng)鏈分子概念后，開(kāi)始了用化學(xué)合成的方法大規(guī)模合成高分子材料的時(shí)代。1935年，英國(guó)帝國(guó)化學(xué)公司（ICI）出高壓聚乙烯（PE）樹(shù)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(guó)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(shí)的美國(guó)和歐洲風(fēng)靡一時(shí),而尼龍66纖維的降落傘,更是大大提高了美國(guó)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(lái)各類(lèi)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(shí)的調(diào)節(jié)、修飾和修復(fù)，高分子材料中長(zhǎng)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(wú)論是zui大的力學(xué)載荷的傳遞，還是zui快的功能信號(hào)的傳遞，都是沿著高分子的鏈軸方向，因此掌握外場(chǎng)存在下分子鏈的取向和聚集，實(shí)現(xiàn)外場(chǎng)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(guó)科學(xué)家Heeger，MacDiarmid和日本白川英樹(shù)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(duì)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(yáng)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(gè)世紀(jì)90年代初，德國(guó)、美國(guó)、日本等就開(kāi)始應(yīng)用。

     內(nèi)襯UHMW PE抗磨、抗腐油管是于1995年由美國(guó)先，后來(lái)經(jīng)過(guò)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(hù)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(guò)去的幾年時(shí)間里，越來(lái)越多的石油公司對(duì)該特種油管表示青睞。

      2003年，克拉瑪依油田從美國(guó)引進(jìn)了內(nèi)襯UHMW PE油管，這是我國(guó)對(duì)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(guó)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(kāi)始正式投產(chǎn)和推廣。目前已經(jīng)在東辛、勝利、臨盤(pán)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(hù)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(jì)劃。江蘇油田、河南油田、大港油田也對(duì)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(bào)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(guó)石油文摘）報(bào)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(bào)導(dǎo)了該公司已內(nèi)襯超高分子量聚乙烯油管。美國(guó)的Texas油氣商刊（Producer New April 2002）報(bào)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(fèi)用從9600＄年下降到1100＄/年。Western Falcon報(bào)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(bào)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(yàn)結(jié)果顯示，有桿泵平均運(yùn)行時(shí)間大約增加了400%，包括故障在內(nèi)運(yùn)行時(shí)的增幅也超過(guò)了300%。試驗(yàn)油井的平均故障率也從原來(lái)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(bào)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(shí)間及費(fèi)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(bào)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(fèi)用。

     (3) 美國(guó)（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(xiàng)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(bào)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(shì)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。