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
【技術領域】
[0001] 本發明設及油田生產技術領域，特別是有桿抽油用防偏磨接髓的耐磨耐溫材料的 制備方法。
【背景技術】
[0002] 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。
[0003] 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=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"。
[0004] 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髓外襯。 陽〇化]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。 陽006] 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髓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。
[0007] 抽油桿接髓外襯是在抽油桿接髓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。
[0008] 通過改性，可用于抽油桿接髓的外襯材料主要包括：氣樹脂（PTFE)，聚對苯二甲 酸乙二醇醋（PET)，聚氨醋，聚苯硫酸（PPS)，聚酸酸酬（PEEK)，聚酷亞胺（PI)和超高分子量 聚乙締0JHMW陽）。
[0009] 聚四氣乙締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 ;聚四氣乙締長期使用 溫度高達200~260°C，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。聚四氣乙締價格的大幅度下降，也為其在工程領域的廣泛使用創造了有利條件。 然而，聚四氣乙締塑料存在著硬度低、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。
[0010] 聚對苯二甲酸乙二醇醋（陽T)是由對苯二甲酸燈A)與乙二醇巧G)經脫水醋化、 縮聚后得到的一種熱塑性飽和聚醋。聚對苯二甲酸乙二醇醋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醋用在油水井內襯、外襯防腐 蝕、防偏磨的報道。
[0011] 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髓（【申請號】 200420029609. 3)，其在抽油桿接髓的金屬外表面設置的一層非金屬層為聚氨醋，設置的非 金屬層具有一定的厚度，同時可w具有很好的耐腐蝕性，由此可w具有很好的耐腐蝕性，由 此可W大大改善抽油桿接髓的耐磨性能，有效的避免了由于抽油桿接髓的金屬部分直接與 油管發生摩擦，而導致抽油桿接髓磨損現象的發生，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。但聚氨醋的使用溫度不宜超過120°C。
[0012]其他能用于抽油桿接髓的工程塑料包括聚苯硫酸（PPS)、聚酸酸酬（P邸K)和聚酷 亞胺（PI)等。運些工程塑料都具有耐溫200°CW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髓外襯材料的使用要求。但是，運些材料的市場價格較貴，直接全 部使用可能會有成本問題。
[0013] 超高分子量聚乙締一般指分子量大于150萬的線型高密度聚乙締。作為工程塑 料，超高分子量聚乙締具有耐腐蝕、耐沖擊、耐磨損、吸水率低等優良性質。但是，超高分子 量聚乙締在烙融后呈粘彈性，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締的軟化溫度較低，約為8(TC，不能直接用于抽油桿接髓，特別 是深度較大的抽油井。
[0014] 江蘇油田研發了一種柔性防磨抽油桿接髓。通過該柔性防磨接髓，抽油桿可W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，降低了抽油桿接髓對油管的正 壓力，從而減少了磨損。同時，該方法在抽油桿接髓外表面燒結一層耐磨的超高分子量聚乙 締，減緩桿管之間的磨損，延長了桿管的壽命。但是，接髓外表面的超高分子量聚乙締的軟 化溫度低，在井深較大、井下溫度較高時，燒結在抽油桿接髓外表面的超高分子量聚乙締塑 料就很快被磨損、脫落。所W，要對超高分子量聚乙締進行改性，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髓和油管之間的摩擦磨損，延長使用壽命的目 的。
[0015] 六方相氮化棚，俗稱"白石墨"，具有與石墨相似的原子排列方式，具有抗化學侵蝕 性，不易被無機酸腐蝕。摩擦系數非常低，且高溫下不增大，穩定性很好，耐震性很好，強度 和導熱系數很高，膨脹系數低，是一種高溫絕緣材料。因此用六方相納米氮化棚作為填料來 填充改性超高分子量聚乙締，W期改善超高分子量聚乙締復合材料在相對高溫下的耐摩擦 磨損性能。
【發明內容】
[0016] 本發明的目的是提出一種具有一定初性，能夠方便地襯于抽油桿接髓外側，在使 用條件下能夠緊貼抽油桿接髓的外表面，并且不脫落的耐磨耐高溫材料的生產方法。
[0017] 本發明的技術方案是：先將超高分子量聚乙締、偶聯氮化棚、膨脹石墨、硬脂酸巧 和抗氧劑于高速粉碎機中混合均勻，再將混合料在液壓機上壓片，在平板硫化機上冷壓成 型，得到耐磨耐高溫復合材料。
[001引混合時，所述超高分子量聚乙締、偶聯氮化棚、膨脹石墨、硬脂酸巧和抗氧劑的混 合質量比為100 : 0.1~10 : 1~3 : 0.5~2 : 0.3~1。
[0019] 超高分子量聚乙締為基體材料；偶聯處理的氮化棚能夠很好地分散在基體材料 中，起到對基體材料填充增強和提高抗磨減摩能力的作用。實驗結果表明，太少的偶聯氮化 棚對基體材料的抗磨減摩性能、軟化溫度及其力學性能的改善有限，而太多的無機填料則 會阻斷基體材料之間的連接，各項指標明顯下降，所W采用上述混合比的偶聯氮化棚效果 最佳。膨脹石墨為潤滑劑、脫模劑，試驗表明，其含量在上述混合比的條件下效果最佳。硬 脂酸巧為分散劑，主要起促進各組分均勻分散和提高烙體流動性能的作用，試驗結果表明， 在上述混合比的條件下效果最佳。抗氧劑是提高制成品抗氧化和老化性能的添加劑，其含 量在上述混合比的條件下效果最優。
[0020] 義用的超高分子量聚乙締分子量為2, 000, 000~6, 000, 000,試驗結果表明，上述 超高分子量聚乙締具有較好的耐摩擦磨損性能。
[0021] 上述偶聯氮化棚的制法是：將硅烷偶聯劑KH-560溶于丙酬溶液中，再將氮化棚置 于硅烷偶聯劑KH-560的丙酬溶液中，經高速攬拌機攬拌1小時，待丙酬液體基本揮發后，將 混合料于80°C下烘干，得到偶聯的氮化棚。
[0022] 上述抗氧劑為抗氧劑1010和抗氧劑168中的一種或幾種。抗氧劑1010屬于酪類 抗氧劑，用作主抗氧劑，對于聚乙締類塑料具有良好的抗氧化能力；抗氧劑168屬于亞憐酸 醋類抗氧劑，用作副抗氧劑，與抗氧劑1010之間有很好的協同效應。
[0023] 上述模壓溫度為170~240°C。在該條件下