CN103044745A - 一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管材及其制备方法 - Google Patents

一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚乙烯衬管材，特别是一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管材及其制备方法，包括下列重量份的组分：高密度聚乙烯90-110份，双马来酰亚胺1-5份，苯乙烯1-3份，DCP交联剂0.1-0.8份，三氧化二钕0.005-0.015份，利用聚烯烃挤出机的螺杆机筒制备成的聚乙烯管。本发明所制备的聚乙烯管的维卡软化点达135℃，使用温度可达130℃的聚乙烯管材，可用于2000-3000米深油井的抽油管，与用于2000米以下的部分抽油管的改性尼龙制造抽油管，相比成本低，耐酸性好。

Description

一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管材及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚乙烯衬管材，特别是一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管材及其制备方法。
背景技术
随着社会经济的快速发展，塑料管材由于其优越的加工性能和物理理性能，在各个社会领域的中应用和需求迅速增长，人们对管材性能的要求也越来越高，因此，开发用于塑料管材的功能母粒的研究，使塑料管材具有各种特殊性能，减少成本等，已经成为当前塑料行业面临的重要技术课题。
油田采油用的抽油管多采用钢管内衬聚乙烯管。因油田区域和油井深度不同，要求聚乙烯管有不同的耐温性。现在所用的聚乙烯内衬管基本是采用低压聚乙烯或超高分子量聚乙烯生产的。申请号200410026533.3，名称为一种辐射交联聚乙烯管材及其制备方法，它以以一定比例的混匀的聚乙烯树脂、抗氧化剂和硬醋酸盐类润滑剂为原料、在温度235℃以下通过挤管机挤压成管，然后再经过电子射线辐射而得到的；所述的原料中各组份的比例为：聚乙烯树脂98.5-99.0%wt，抗氧化剂0.1-0.6%wt，硬脂酸盐类润滑剂0.5-1.0%wt；管材内部的分子交联度≧60%。经测试证明，该发明的管材抗拉屈服强度≧17MPa，断裂伸长率≧400%，静液压应力4.4MPa、95℃条件下试验1000小时无渗漏无破裂，静液压应力2.5MPa、110℃条件下试验8760小时无渗漏无破裂，纵向长度回缩率毛3%，使用温度为－40-110℃，该管材可用作冷热水用管，具有化学纯净度高、使用寿命长、可靠的耐热性和耐寒性、耐腐蚀性及柔韧性好、施工方便等特点。
申请号200710044150.2，发明名称为：耐热聚乙烯管的生产方法，是通过以下步骤实现的：准备原料；用吸料系统把管材专用料吸入真空料筒，开启料筒温度调节仪，把料筒内物料的温度控制在100±5℃，然后将烘干后的物料送入聚烯烃挤出机的螺杆机筒；调整挤出机机筒各加热区的温度；调整挤出机模头各加热区的温度；调整挤出机机头压力;把机筒内已加热的物料熔融以规定的压力从模头日模和芯棒中挤出管坯；模头口模和芯棒采用短体结构；挤出管坯的定径冷却；解决了管材发黄、壁厚不均匀、内外表面不光滑等影响产品质量的问题，但是使用温度为不高于110℃。
市场上还有一些它类型的聚乙烯管，其耐热温度一般在85-110℃之间，如果地热温度超过110℃以上两种管材就不能使用，否则会堵塞油井。以上两种管材一般只能用于深度不足2000米部分的抽油管。一些改性尼龙制造的抽油管，可以用于2000米以下的部分抽油管，但因尼龙成本较高，耐酸性差，影响使用效果。因此开发出适合耐高温、成本低的油井用聚乙烯管极为迫切。
发明内容
本发明提供了一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯衬管材及其制备方法，它解决了现有聚乙烯管耐热温度，不适合用于地热温度超过110℃以上的油井抽油管以及改性尼龙制造的抽油管的成本较高，耐酸性差等问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管材，它包括下面重量份的组分：高密度聚乙烯90-110，双马来酰亚胺1-5，苯乙烯1-3，DCP交联剂0.1-0.8，三氧化二钕0.005-0.015。
作为优选方案的技术方案：一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管材，它包括下面重量份的组分：高密度聚乙烯100，双马来酰亚胺3，苯乙烯1.5，DCP0.3，三氧化二钕0.01。
作为优选方案的技术方案：所述的高密度聚乙烯为PE100或PE80。
一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管的制备方法，包括以下步骤：
1）按照重量份计，称取高密度聚乙烯90-110份，双马来酰亚胺1-5份，苯乙烯1-3份，DCP交联剂0.1-0.8份，三氧化二钕0.005-0.015份，混合均匀，备用；
2）将混合均匀的原料用吸料系统吸入真空料筒，开启料筒温度调节仪，把料筒内物料的温度控制在95-105℃，然后将烘干后的物料送入聚烯烃挤出机的螺杆机筒；
3）调整螺杆机的参数：
调整挤出机机筒各加热区的温度；
调整挤出机头的温度；
调整挤出机机头压力；
4）把机筒内己加热到规定温度的熔融物料，以规定的压力从模头口模和芯棒中挤出管坯；
5）挤出管坯的定径冷却。
作为优选方案的技术方案：按照重量份计，称取高密度聚乙烯100份，双马来酰亚胺3份，苯乙烯1.5份，DCP交联剂0.3份，三氧化二钕0.01份，混合均匀，备用。
作为优选方案的技术方案：所述的高密度聚乙烯为PE100或PE80。
作为优选方案的技术方案：所述的调整挤出机机筒各加热区的温度为：一区：170～185℃；二区：200～205℃；三区：210～215℃；四区：210～215℃；机头温度：205～210℃；机头压力：15～20Mpa。
作为优选方案的技术方案：所述的聚烯烃挤出机采用渐变型螺杆，螺杆压缩比为3.4:1。
作为优选方案的技术方案：所述模头口模和芯棒采用短体结构：长度为制品厚度的10～12倍之间。
由于采用了上述技术方案，一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管材，按照计，它包括下面重量份的组分：高密度聚乙烯90-110，双马来酰亚胺1-5，苯乙烯1-3，DCP0.1-0.8，三氧化二钕0.005-0.015，通过选用三氧化二钕为接枝催化剂，苯乙烯为接枝稳定剂，在低压聚乙烯分子链上接枝上双马来酰亚胺，通过双马来酰亚胺的双苯环结构，提高聚乙烯链的刚性，从而提高聚乙烯的耐热性。制得的聚乙烯管的维卡软化点达135℃，使用温度可达130℃的聚乙烯管材，可用于2000-3000米深油井的抽油管。与用于2000米以下的部分抽油管的改性尼龙制造抽油管，相比成本低，耐酸性好。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管材，包括下列重量份的组分：
高密度聚乙烯90-110，双马来酰亚胺1-5，苯乙烯1-3，DCP交联剂0.1-0.8，三氧化二钕0.005-0.015。
一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管材，包括下列重量份的组分：
高密度聚乙烯100，双马来酰亚胺3，苯乙烯1.5，DCP交联剂0.3，三氧化二钕0.01。
所述的高密度聚乙烯为PE100或PE80。
如图1所示：一种制备如采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管的方法，包括以下步骤：
1）按照重量份计，称取高密度聚乙烯90-110份，双马来酰亚胺1-5份，苯乙烯1-3份，DCP交联剂0.1-0.8份，三氧化二钕0.005-0.015份，混合均匀，备用；
2）将混合均匀的原料用吸料系统吸入真空料筒，开启料筒温度调节仪，把料筒内物料的温度控制在95-105℃，然后将烘干后的物料送入聚烯烃挤出机的螺杆机筒；
3）调整螺杆机的参数：
调整挤出机机筒各加热区的温度；
调整挤出机头的温度；
调整挤出机机头压力；
4）把机筒内己加热到规定温度的熔融物料，以规定的压力从模头口模和芯棒中挤出管坯；
5）挤出管坯的定径冷却。
所述的按照重量份计，称取高密度聚乙烯100份，双马来酰亚胺3份，苯乙烯1.5份，DCP交联剂0.3份，三氧化二钕0.01份，混合均匀，备用。
所述的高密度聚乙烯为PE100或PE80。
所述的调整挤出机机筒各加热区的温度为：一区：170～185℃；二区：200～205℃；三区：210～215℃；四区：210～215℃；机头温度：205～210℃；机头压力：15～20Mpa。
所述的聚烯烃挤出机采用渐变型螺杆，螺杆压缩比为3.4:1。
所述模头口模和芯棒采用短体结构：长度为制品厚度的10～12倍之间。
实施例1
一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：
1）按照重量份计，称取PE100高密度聚乙烯100份，双马来酰亚胺3份，苯乙烯1.5份，DCP交联剂0.3份，三氧化二钕0.01份，混合均匀，备用；
2）将混合均匀的原料用吸料系统吸入真空料筒，开启料筒温度调节仪，把料筒内物料的温度控制在100℃，然后将烘干后的物料送入聚烯烃挤出机的螺杆机筒；所述的聚烯烃挤出机采用渐变型螺杆，螺杆压缩比为3.4:1；
3）调整螺杆机的参数：
调整挤出机机筒各加热区的温度：一区：175℃；二区：203℃；三区：213℃；四区：213℃；
调整挤出机头加热区的温度为208℃；
调整挤出机机头压力为18MPa；
4）把机筒内己加热到规定温度的熔融物料，以规定的压力从模头口模和芯棒中挤出管坯；所述模头口模和芯棒采用短体结构：所制备的管的长度为管厚度的10～12倍之间；
5）挤出管坯的定径冷却。
制得的聚乙烯管测定各项指标，均合符油井抽油管的相关指标，其中维卡软化点达135℃，使用温度可达130℃。
实施例2
一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：
1）按照重量份计，称取PE80高密度聚乙烯90份，双马来酰亚胺1份，苯乙烯1份，DCP交联剂0.1份，三氧化二钕0.005份，混合均匀，备用；
2）将混合均匀的原料用吸料系统吸入真空料筒，开启料筒温度调节仪，把料筒内物料的温度控制在95℃，然后将烘干后的物料送入聚烯烃挤出机的螺杆机筒；所述的聚烯烃挤出机采用渐变型螺杆，螺杆压缩比为3.4:1；
3）调整螺杆机的参数：
调整挤出机机筒各加热区的温度：一区：170℃；二区：200℃；三区：210℃；四区：210℃；
调整挤出机头加热区的温度为205℃；
调整挤出机机头压力为15MPa；
4）把机筒内己加热到规定温度的熔融物料，以规定的压力从模头口模和芯棒中挤出管坯；所述模头口模和芯棒采用短体结构：所制备的管的长度为管厚度的10～12倍之间；
5）挤出管坯的定径冷却。
制得的聚乙烯管测定各项指标，均合符油井抽油管的相关指标，其中维卡软化点达140℃，使用温度可达135℃。
实施例3
一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：
1）按照重量份计，称取PE100高密度聚乙烯110份，双马来酰亚胺5份，苯乙烯3份，DCP交联剂0.8份，三氧化二钕0.015份，混合均匀，备用；
2）将混合均匀的原料用吸料系统吸入真空料筒，开启料筒温度调节仪，把料筒内物料的温度控制在105℃，然后将烘干后的物料送入聚烯烃挤出机的螺杆机筒；所述的聚烯烃挤出机采用渐变型螺杆，螺杆压缩比为3.4:1；
3）调整螺杆机的参数：
调整挤出机机筒各加热区的温度：一区：185℃；二区：205℃；三区：215℃；四区：215℃；
调整挤出机头加热区的温度为210℃；
调整挤出机机头压力为20MPa；
4）把机筒内己加热到规定温度的熔融物料，以规定的压力从模头口模和芯棒中挤出管坯；所述模头口模和芯棒采用短体结构：所制备的管的长度为管厚度的10～12倍之间；
5）挤出管坯的定径冷却。
制得的聚乙烯管测定各项指标，均合符油井抽油管的相关指标，其中维卡软化点达130℃，使用温度可达125℃。
实施例4
一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：
1）按照重量份计，称取PE80高密度聚乙烯105份，双马来酰亚胺4份，苯乙烯2份，DCP交联剂0.6份，三氧化二钕0.008份，混合均匀，备用；
2）将混合均匀的原料用吸料系统吸入真空料筒，开启料筒温度调节仪，把料筒内物料的温度控制在100℃，然后将烘干后的物料送入聚烯烃挤出机的螺杆机筒；所述的聚烯烃挤出机采用渐变型螺杆，螺杆压缩比为3.4:1；
3）调整螺杆机的参数：
调整挤出机机筒各加热区的温度：一区：178℃；二区：203℃；三区：210℃；四区：215℃；
调整挤出机头加热区的温度为210℃；
调整挤出机机头压力为18MPa；
4）把机筒内己加热到规定温度的熔融物料，以规定的压力从模头口模和芯棒中挤出管坯；所述模头口模和芯棒采用短体结构：所制备的管的长度为管厚度的10～12倍之间；
5）挤出管坯的定径冷却。
制得的聚乙烯管测定各项指标，均合符油井抽油管的相关指标，其中维卡软化点达135℃，使用温度可达130℃。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管材，其特征在于，包括下列重量份的组分：
高密度聚乙烯90-110，双马来酰亚胺1-5，苯乙烯1-3，DCP交联剂0.1-0.8，三氧化二钕0.005-0.015。
2.如权利要求1所述的一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管材，其特征在于，包括下列重量份的组分：
高密度聚乙烯100，双马来酰亚胺3，苯乙烯1.5，DCP交联剂0.3，三氧化二钕0.01。
3.如权利要求1或2所述的一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管材，其特征在于：所述的高密度聚乙烯为PE100或PE80。
4.一种制备如权利要求1~3所述的采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管的方法，包括以下步骤：
1）按照重量份计，称取高密度聚乙烯90-110份，双马来酰亚胺1-5份，苯乙烯1-3份，DCP交联剂0.1-0.8份，三氧化二钕0.005-0.015份，混合均匀，备用；
2）将混合均匀的原料用吸料系统吸入真空料筒，开启料筒温度调节仪，把料筒内物料的温度控制在95-105℃，然后将烘干后的物料送入聚烯烃挤出机的螺杆机筒；
3）调整螺杆机的参数：
调整挤出机机筒各加热区的温度；
调整挤出机头的温度；
调整挤出机机头压力；
4）把机筒内己加热到规定温度的熔融物料，以规定的压力从模头口模和芯棒中挤出管坯；
5）挤出管坯的定径冷却。
5.如权利要求4所述的一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管的制备方法，其特征在于：按照重量份计，称取高密度聚乙烯100份，双马来酰亚胺3份，苯乙烯1.5，DCP交联剂0.3份，三氧化二钕0.01份，混合均匀，备用。
6.如权利要求4所述的一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管的制备方法，其特征在于：所述的高密度聚乙烯为PE100或PE80。
7.如权利要求4所述的一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管的制备方法，其特征在于：所述的调整挤出机机筒各加热区的温度为：一区：170～185℃；二区：200～205℃；三区：210～215℃；四区：210～215℃；机头温度：205～210℃；机头压力：15～20Mpa。
8.如权利要求4所述的一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管的制备方法，其特征在于：所述的聚烯烃挤出机采用渐变型螺杆，螺杆压缩比为3.4:1。
9.如权利要求4所述的一种采油用防腐、防结蜡、耐高温聚乙烯管的制备方法，其特征在于，所述模头口模和芯棒采用短体结构：长度为制品厚度的10～12倍之间。
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