一种用于抽油杆接箍的超高分子量聚乙烯复合材料的生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及油田生产技术领域，特别是有杆抽油用防偏磨接髓的耐磨耐溫材料的 制备方法。
【背景技术】
[0002] 有杆抽油是国内外石油行业采用的、占主导地位的石油举升方式。在我国的各个 油田，大约有80%的采油井采用了有杆抽油技术。
[0003] 有杆抽油系统在实现井下流体的举升时需要油管和抽油杆之间的相对运动，由于 井眼曲线的=维变化、地层条件的复杂多变、操作条件的苛刻性等原因，使得油管和抽油杆 接触并产生摩擦，导致所谓的"杆管偏磨"。
[0004] 现用于抽油杆管防偏磨的手段主要包括扶正器、油管内衬和抽油杆接髓外衬。 阳〇化]扶正器是固定在抽油杆上的防磨块，是和抽油杆配套的一个关键部件。由于扶正 器本身具有较好的耐磨性能，同时能够减少管杆的接触机会，因此扶正器的使用是减缓管 杆偏磨的有效途径之一。 阳006] 油管内衬是在油管管柱内壁衬上一层耐磨、耐腐蚀、耐井下溫度的工程塑料，将抽 油杆和油管之间的摩擦和磨损转变成抽油杆及其接髓和内衬的耐磨工程塑料之间的摩擦 磨损，从而降低杆管磨损。
[0007] 抽油杆接髓外衬是在抽油杆接髓外覆盖一层耐磨的工程塑料，在不明显增加流体 流动阻力的情况下，降低杆管的磨损，延长油井的检修周期。和整个油管管柱内衬工程塑料 相比，抽油杆外衬工程塑料具有用量小、投资少、施工方便等优点。
[0008] 通过改性，可用于抽油杆接髓的外衬材料主要包括：氣树脂（PTFE)，聚对苯二甲 酸乙二醇醋（PET)，聚氨醋，聚苯硫酸（PPS)，聚酸酸酬（PEEK)，聚酷亚胺（PI)和超高分子量 聚乙締0JHMW阳）。
[0009] 聚四氣乙締具有优良的化学稳定性和耐腐蚀性，能耐王水和几乎所有化学溶剂的 腐蚀和溶涨；还具有良好的润滑能力和不粘性，摩擦系数小于0. 05 ;聚四氣乙締长期使用 溫度高达200~260°C，具有良好的耐高溫能力，因此在耐摩擦磨损、耐腐蚀材料中具有广 泛的应用。聚四氣乙締价格的大幅度下降，也为其在工程领域的广泛使用创造了有利条件。 然而，聚四氣乙締塑料存在着硬度低、耐磨损性能差，分子间引力小、易剥落等缺点，严重限 制了其使用。
[0010] 聚对苯二甲酸乙二醇醋（阳T)是由对苯二甲酸灯A)与乙二醇巧G)经脱水醋化、 缩聚后得到的一种热塑性饱和聚醋。聚对苯二甲酸乙二醇醋具有良好的力学性能、耐油溶 胀和耐酸碱腐蚀性能。目前，还没有将聚对苯二甲酸乙二醇醋用在油水井内衬、外衬防腐 蚀、防偏磨的报道。
[0011] 天津市超科光纤通讯器材科技有限公司研发了一种耐磨抽油杆接髓（【申请号】 200420029609. 3)，其在抽油杆接髓的金属外表面设置的一层非金属层为聚氨醋，设置的非 金属层具有一定的厚度，同时可w具有很好的耐腐蚀性，由此可w具有很好的耐腐蚀性，由 此可W大大改善抽油杆接髓的耐磨性能，有效的避免了由于抽油杆接髓的金属部分直接与 油管发生摩擦，而导致抽油杆接髓磨损现象的发生，延长了油管的检修周期，减少维修工作 量，提高了油井的年采油量。但聚氨醋的使用溫度不宜超过120°C。
[0012]其他能用于抽油杆接髓的工程塑料包括聚苯硫酸（PPS)、聚酸酸酬（P邸K)和聚酷 亚胺（PI)等。运些工程塑料都具有耐溫200°CW上、优异的耐摩擦磨损、耐腐蚀、耐溶胀能 力，基本上满足抽油杆接髓外衬材料的使用要求。但是，运些材料的市场价格较贵，直接全 部使用可能会有成本问题。
[0013] 超高分子量聚乙締一般指分子量大于150万的线型高密度聚乙締。作为工程塑 料，超高分子量聚乙締具有耐腐蚀、耐冲击、耐磨损、吸水率低等优良性质。但是，超高分子 量聚乙締在烙融后呈粘弹性，融体流动速率为零，临界剪切速率极低，在工程上极难成型。 另外，纯的超高分子量聚乙締的软化溫度较低，约为8(TC，不能直接用于抽油杆接髓，特别 是深度较大的抽油井。
[0014] 江苏油田研发了一种柔性防磨抽油杆接髓。通过该柔性防磨接髓，抽油杆可W发 生任意方向的偏转，变偏磨为全磨；变刚性连接为柔性连接，降低了抽油杆接髓对油管的正 压力，从而减少了磨损。同时，该方法在抽油杆接髓外表面烧结一层耐磨的超高分子量聚乙 締，减缓杆管之间的磨损，延长了杆管的寿命。但是，接髓外表面的超高分子量聚乙締的软 化溫度低，在井深较大、井下溫度较高时，烧结在抽油杆接髓外表面的超高分子量聚乙締塑 料就很快被磨损、脱落。所W，要对超高分子量聚乙締进行改性，提高其软化溫度和在使用 条件下耐磨损性能，才能起到减缓抽油杆接髓和油管之间的摩擦磨损，延长使用寿命的目 的。
[0015] 六方相氮化棚，俗称"白石墨"，具有与石墨相似的原子排列方式，具有抗化学侵蚀 性，不易被无机酸腐蚀。摩擦系数非常低，且高溫下不增大，稳定性很好，耐震性很好，强度 和导热系数很高，膨胀系数低，是一种高溫绝缘材料。因此用六方相纳米氮化棚作为填料来 填充改性超高分子量聚乙締，W期改善超高分子量聚乙締复合材料在相对高溫下的耐摩擦 磨损性能。
【发明内容】
[0016] 本发明的目的是提出一种具有一定初性，能够方便地衬于抽油杆接髓外侧，在使 用条件下能够紧贴抽油杆接髓的外表面，并且不脱落的耐磨耐高溫材料的生产方法。
[0017] 本发明的技术方案是：先将超高分子量聚乙締、偶联氮化棚、膨胀石墨、硬脂酸巧 和抗氧剂于高速粉碎机中混合均匀，再将混合料在液压机上压片，在平板硫化机上冷压成 型，得到耐磨耐高溫复合材料。
[001引混合时，所述超高分子量聚乙締、偶联氮化棚、膨胀石墨、硬脂酸巧和抗氧剂的混 合质量比为100 : 0.1~10 : 1~3 : 0.5~2 : 0.3~1。
[0019] 超高分子量聚乙締为基体材料；偶联处理的氮化棚能够很好地分散在基体材料 中，起到对基体材料填充增强和提高抗磨减摩能力的作用。实验结果表明，太少的偶联氮化 棚对基体材料的抗磨减摩性能、软化溫度及其力学性能的改善有限，而太多的无机填料则 会阻断基体材料之间的连接，各项指标明显下降，所W采用上述混合比的偶联氮化棚效果 最佳。膨胀石墨为润滑剂、脱模剂，试验表明，其含量在上述混合比的条件下效果最佳。硬 脂酸巧为分散剂，主要起促进各组分均匀分散和提高烙体流动性能的作用，试验结果表明， 在上述混合比的条件下效果最佳。抗氧剂是提高制成品抗氧化和老化性能的添加剂，其含 量在上述混合比的条件下效果最优。
[0020] 义用的超高分子量聚乙締分子量为2, 000, 000~6, 000, 000,试验结果表明，上述 超高分子量聚乙締具有较好的耐摩擦磨损性能。
[0021] 上述偶联氮化棚的制法是：将硅烷偶联剂KH-560溶于丙酬溶液中，再将氮化棚置 于硅烷偶联剂KH-560的丙酬溶液中，经高速揽拌机揽拌1小时，待丙酬液体基本挥发后，将 混合料于80°C下烘干，得到偶联的氮化棚。
[0022] 上述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168中的一种或几种。抗氧剂1010属于酪类 抗氧剂，用作主抗氧剂，对于聚乙締类塑料具有良好的抗氧化能力；抗氧剂168属于亚憐酸 醋类抗氧剂，用作副抗氧剂，与抗氧剂1010之间有很好的协同效应。
[0023] 上述模压溫度为170~240°C。在该条件下