江蘇無錫超高分子量聚乙烯（UHMW PE）材料的特點及應用

    超高分子量聚乙烯是一種分子量達數百萬的特種聚乙烯材料，*的分子量使得它同眾多的聚合物材料相比具有*的優勢：

     1、摩擦系數小（0.1-0.22），相當于冰-冰之間的摩擦；

     2、有自潤滑性、抗結垢性、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、抗應力開裂能力為高密度聚乙烯（HDPE）的200倍、交聯聚乙烯（XLPE）的4倍；

     5、耐低溫性能好，在零下269攝氏度時仍然具有韌性；

     6、耐化學藥品性好。在室溫下不溶于任何有機溶液，耐多種鹽類溶液的腐蝕，除某些強酸在高溫下對其有輕微的腐蝕外，在其他的堿液酸液中不受腐蝕；

     7、無毒、無味、衛生性好，被美國FDA認為是與食品接觸安全性的材料。

     8、長壽命。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。

     具有諸多優良特性的UHMWPE在日用、工業、文體、交通運輸、國防、機械、紡織、造紙、礦業、農業、化工等領域作為大型防護容器和管道的應用。以這種材料制作的管材、料倉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域比傳統塑料和金屬管材具有明顯優勢和巨大的市場前景。

江蘇無錫超高分子量聚乙烯內襯油管應用范圍

    一、采油井

    適用于油管偏磨、結臘、腐蝕嚴重、抽油桿故障率高、結垢的油井。

    二、注水井

    適用于腐蝕、結垢嚴重的注水井。

    三、輸送管

    井下不適用的腐蝕和偏磨嚴重的舊油管內襯后可用作輸油管。

    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

    超長壽命可以降低海上采油成本。

     
江蘇無錫超高分子量聚乙烯內襯油管技術可行性分析報告

   一、第五代超高分子量聚乙烯（UHMW PE）結構材料

  1．聚乙烯(PE)原料方面的主要進展

  1989年，比利時SOLVAY公司了第三代聚乙烯（PE）管材樹脂，該材料具有雙峰型分子量分布，結構上與第二代中密度聚乙烯（MDPE）管材樹脂顯著不同。雙峰型樹脂較單峰型樹脂性能上的進步主要體現在如下幾個方面：優異的慢速裂紋增長抵抗能力，的快速裂紋擴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)管材料發展的亮點。

   第四代聚乙烯（PE），高密度聚乙烯（HDPE）管材樹脂是通過PE交聯實現的，其可使PE管在壁很薄的情況下耐更高的壓力。交聯聚乙烯（PE）管材樹脂的成本比傳統的PE成本高5倍。

   第四代聚乙烯（PE）新型管材樹脂（雙峰乙烯—已烯共聚物）在物理性能上*第三代樹脂，具有的耐慢速裂紋生長和耐快速開裂擴展性能，并且是*個耐性超過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，*個合成高分子材料，是1909年報道的美國Baekeland發明的酚醛樹脂。1920年，德國科學家Staudinger提出高分子的長鏈分子概念后，開始了用化學合成的方法大規模合成高分子材料的時代。1935年，英國帝國化學公司（ICI）出高壓聚乙烯（PE）樹脂因其極低的介電常數而在第二次世界大戰期間用作雷達電纜和潛水艇電纜的絕緣材料。1940年，美國杜邦公司（Du Pont）推出尼龍紡織品(如尼龍絲襪),因其經久耐用而在當時的美國和歐洲風靡一時,而尼龍66纖維的降落傘,更是大大提高了美國在第二次世界大戰中的作戰能力。

     第五代超高分子量聚乙烯（UHMW PE）智能結構材料，材料智能化是未來各類材料發展的方向。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的調節、修飾和修復，高分子材料中長鏈分子的豐富構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性。高分子表現出的其結構、作用和功能隨外界環境而變化的物質特征，是智能材料應用的基礎。已經知道無論是zui大的力學載荷的傳遞，還是zui快的功能信號的傳遞，都是沿著高分子的鏈軸方向，因此掌握外場存在下分子鏈的取向和聚集，實現外場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節和發揮高分子結構材料的功能和性質，使其表現出智能性。

     第五代超高分子量聚乙烯（UHMW PE）智能材料，是一種仿生科學高分子聚合物材料。20世紀70年代中期，美國科學家Heeger，MacDiarmid和日本白川英樹發現改變了高分子只能是絕緣體的觀念，在塑料導電研究領域取得突破性的發現，具有光、電、磁活性的導電聚合物成為對物理學家和化學家都具有重要意義的研究領域。導電聚合物在發光二極管、太陽能電池、和微型電視顯示裝置等領域不斷找到新的用武之地。
 

     2．內襯UHMW PE抗磨、抗腐油管的發展：

     內襯聚乙烯（PE），zui早是應用在輸送管上。早在上個世紀90年代初，德國、美國、日本等就開始應用。

     內襯UHMW PE抗磨、抗腐油管是于1995年由美國先，后來經過了多次的變化和改進。到2000年，該技術被許多石油公司認可，并廣泛應用。到現在為止，北美地區約有16，000口油井和8，000口左右的水井采用了UHMW PE內襯油管。在范圍內，約有近30，000口油水井使用該產品。由于該產品具有優良的抗磨、抗腐性能，用戶很滿意，享有良好的口碑。內襯UHMW PE抗磨、抗腐油管的使用，大大降低了井下故障。因而，在過去的幾年時間里，越來越多的石油公司對該特種油管表示青睞。

      2003年，克拉瑪依油田從美國引進了內襯UHMW PE油管，這是我國對內襯UHMW PE油管的zui早使用。2003年底，勝利石油管理局總機械廠在國外公司60噸內襯油管，先后在勝利油田東辛采油廠的6口偏磨、腐蝕嚴重的抽油機井中使用。勝利石油管理局總機械廠于2004年引進了*的內襯UHMW PE抗磨、抗腐油管縮徑和端口處理技術及線，于2005年開始正式投產和推廣。目前已經在東辛、勝利、臨盤等采油廠進行了推廣使用，憑借*的性能，該產品得到了用戶的充分認可。勝利油田的樁西、純梁、河口等采油廠都將該產品列入了使用計劃。江蘇油田、河南油田、大港油田也對該產品有了使用意向。
 

    3．內襯UHMW PE /EXPE抗磨抗腐油管的查新報告

    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（主要是美國石油文摘）報道了內襯超高分子量聚乙烯油管在有桿泵井中的應用情況及應用效果。內襯超高分子量聚乙烯油管及接箍的應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公司報導了該公司已內襯超高分子量聚乙烯油管。美國的Texas油氣商刊（Producer New April 2002）報道了內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，作業費用從9600＄年下降到1100＄/年。Western Falcon報道了內襯超高分子量聚乙烯油管用于有桿泵井達1200多口，注水井1000多口。

     SPE（SPE39815）報道了在德克薩斯克倫MCElroy油田的17口抽油井中安裝了內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；而且使密封系統降低了因油管腐蝕而造成的故障。試驗結果顯示，有桿泵平均運行時間大約增加了400%，包括故障在內運行時的增幅也超過了300%。試驗油井的平均故障率也從原來的4.3大幅降至0.59。此外，舊油管還可有效地繼續使用。

     (2) 有文獻報道了內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。也可以制成連續油管節約作業時間及費用。目前加拿大W.exas公司有20口井應用了內襯超高分子量聚乙烯油管,今后可能擴大應用井數.Western Falcon報道了內襯超高分子量聚乙烯油管用于注水井達1000多口。內襯超高分子量聚乙烯油管可重復使用期，基本不需要維修費用。

     (3) 美國（US.patent005511619A）介紹了將耐磨聚合物內襯在油管柱中,以降低管柱和桿柱以及管柱和桿柱接箍的磨損.聚合物內襯是一種擠壓成型的聚合物材料,密度高、抗磨且摩擦系數比金屬柱低，如超高分子量聚乙烯。

     (4) 內襯超高分子量聚乙烯油管，是20世紀90年代初期出的一項新工藝技術、出的管材防腐、耐磨、性能優良。20世紀90年代中后期大量推廣應用。從報道的內襯超高分子量聚乙烯油管的使用效果和使用規模以及應用井數擴大趨勢看，內襯超高分子量聚乙烯油管的技術和應用技術已成熟。