CN105508749A - 交联聚乙烯内衬复合管及其生产方法 - Google Patents

交联聚乙烯内衬复合管及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种交联聚乙烯内衬复合管生产方法，包括：选取待复合的钢管和交联聚乙烯管，其中所述钢管的内径小于所述交联聚乙烯管的外径；对所述钢管进行除尘清洗，将所述交联聚乙烯管进行缩径处理，使其外径小于所述钢管的内径；将所述交联聚乙烯管置入所述钢管中并放置一段时间，所述交联聚乙烯管的管径回弹与钢管内壁紧密贴合，得到所述交联聚乙烯内衬复合管。本发明解决了交联聚乙烯管材生产过程中，特别是大口径管材挤出生产过程中的预交联现象，使管材内外壁表面光滑，生产连续性提高。本发明制得的内衬复合管复合效果好，避免了内管与外管的剥离脱落现象的发生，工艺难度系数相对较低，生产效率高。

Description

交联聚乙烯内衬复合管及其生产方法
技术领域
本发明涉及油管的生产技术，具体地说，是一种交联聚乙烯内衬复合管及其生产方法。
背景技术
油管作为石油、天然气勘探等开发领域的耗材，起到了举足轻重的作用。现有的油管一般由钢质材料制成，由于在使用过程中的偏磨和腐蚀等原因，导致油管使用寿命较短、更换周期较短。另外，钢质材料的油管在使用一段时间后常会在内壁上结蜡，之后便会结垢，导致油管内径变窄，需要定期对其进行停车清洗，降低了生产效率。
为了解决上述问题，现有技术中有一种方式是在油管的内壁涂覆涂层，以防止结蜡和结垢的产生。然而油管的内壁清洁存在一定的难度，导致涂层的附着力很低，极易脱落；更为严重的是，脱落下来的涂料杂质甚至还可能引发井下事故。
现有技术中的另一种解决方式是采用防腐耐磨的热塑性高密度聚乙烯内衬管，但这种管材仅能在深度小于1200米、井温低于80℃的浅井使用。
交联聚乙烯作为聚乙烯材料的功能化产品具有良好的耐高温、耐磨、防腐、防结蜡和防结垢等优越性能。但是交联聚乙烯管材由于生产控制环节较多、工艺复杂，特别是对于直径大于63mm的大口径交联聚乙烯管材存在相当的技术难度，影响了其在油管领域的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种交联聚乙烯内衬复合管及其生产方法，工艺难度系数低、生产效率高，生产出的复合管具有超高的耐磨性，使用周期长。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种交联聚乙烯内衬复合管，包括钢管和设置在钢管内并与所述钢管紧密结合的交联聚乙烯内衬管，其中，制作所述内衬管的材料包括以下重量配比的组分：
交联聚乙烯原料90~100份；硅酮类外润滑添加剂0.05~0.2份；遥爪型亲水基团聚合物添加剂0.1~0.5份；抗氧剂1010为0.1~0.5份；抗氧剂168为0.1~0.5份；线性低密度聚乙烯粉料2~6份。
进一步地，制作所述内衬管的材料包括以下重量配比的组分：
交联聚乙烯原料95份；硅酮类外润滑添加剂0.1份；遥爪型亲水基团聚合物添加剂0.25份；抗氧剂1010为0.15份；抗氧剂168为0.15份；线性低密度聚乙烯粉料为4份。
进一步地，所述内衬管两端伸出所述钢管，所述内衬管伸出所述钢管的部分具有翻边以使该部分的外径与所述钢管外径相同。
本发明还提供了一种上述交联聚乙烯内衬复合管的生产方法，包括：
选取待复合的钢管和交联聚乙烯管，其中所述钢管的内径小于所述交联聚乙烯管的外径；
对所述钢管进行除尘清洗，将所述交联聚乙烯管进行缩径处理，使其外径小于所述钢管的内径；
将所述交联聚乙烯管置入所述钢管中并放置一段时间，所述交联聚乙烯管的管径回弹与钢管内壁紧密贴合，得到所述交联聚乙烯内衬复合管。
进一步地，缩径处理前的所述交联聚乙烯管的外径大于所述钢管内径3~9mm。
进一步地，经缩径处理后的所述交联聚乙烯管的外径小于所述钢管内径1~2mm。
进一步地，所述交联聚乙烯管置入所述钢管中后放置的时间为24小时以上。
进一步地，所述交联聚乙烯管置入所述钢管中并放置一段时间后，还包括：
将所述复合管在80~90℃温度下放置2~3小时，进行去应力定型。
进一步地，所述待复合的交联聚乙烯管的长度大于所述钢管的长度，将所述交联聚乙烯管置入所述钢管后，所述交联聚乙烯管的两端分别伸出所述钢管，所述去应力定型的步骤后，还包括：
加热所述交联聚乙烯管两端伸出钢管的部分并对交联聚乙烯管两端进行翻边处理，使交联聚乙烯管两端伸出钢管的部分的外径与钢管外径相同。
进一步地，加热所述交联聚乙烯管两端伸出钢管的部分时的加热温度为180~200℃，加热时间为3~6分钟。
本发明的交联聚乙烯内衬复合管及其生产方法，由于采用了特殊的交联聚乙烯添加剂（遥爪型亲水基团聚合物添加剂），该特殊的交联聚乙烯添加剂能够与聚合物分子链上的硅醇反应，阻止硅醇与硅醇之间发生的交联反应，从而阻止聚合物熔体粘度升高，解决了交联聚乙烯管材生产过程中，特别是大口径（D＞63mm）管材挤出生产过程中的预交联现象，使管材内外壁表面光滑，生产连续性提高。由于自交联添加剂（遥爪类多羟基聚合物）的存在，其在复合管挤出过程中也可以与硅醇反应，从而达到防治预交联的作用。自交联添加剂更重要的作用在于静置过程中对空气中水分的吸附，从而加速硅醇的交联，使得交联聚乙烯放置一段时间后即可达到较高的交联度。本发明中的交联聚乙烯内衬管放置12天可达到65%以上的交联度，省去了高温水浴或蒸汽蒸煮的步骤，使本发明的复合管生产方法相对简洁，便于加工操作。使用本发明制得的内衬复合管复合效果好，避免了内管与外管的剥离脱落现象的发生，工艺难度系数相对较低，生产效率高。所生产出的产品合格率高，提升了产品质量，使其具有超高的耐磨性，使用周期长。
附图说明
图1是本发明的交联聚乙烯内衬复合管的结构示意图。
图2是本发明的交联聚乙烯内衬复合管生产方法的工艺流程图。
图3是本发明中交联聚乙烯内衬管的生产方法的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，本发明的交联聚乙烯内衬复合管，包括钢管1和设置在钢管1内并与所述钢管1紧密结合的交联聚乙烯内衬管2，所述内衬管2两端伸出所述钢管1，所述内衬管2伸出所述钢管1的部分具有翻边3以使该部分的外径与所述钢管1外径相同。
其中，制作所述内衬管2的材料包括以下重量配比的组分：
交联聚乙烯原料90~100份；硅酮类外润滑添加剂0.05~0.2份；遥爪型亲水基团聚合物添加剂0.1~0.5份；抗氧剂1010为0.1~0.5份；抗氧剂168为0.1~0.5份；线性低密度聚乙烯粉料2~6份。
优选地，制作所述内衬管2的材料包括以下重量配比的组分：
交联聚乙烯原料95份；硅酮类外润滑添加剂0.1份；遥爪型亲水基团聚合物添加剂0.25份；抗氧剂1010为0.15份；抗氧剂168为0.15份；线性低密度聚乙烯粉料为4份。
如图2所示，本发明的交联聚乙烯内衬复合管生产方法，包括以下步骤：
步骤201：选取待复合的钢管和交联聚乙烯管，其中所述钢管的内径小于所述交联聚乙烯管的外径；
步骤202：对所述钢管进行除尘清洗，将所述交联聚乙烯管进行缩径处理，使其外径小于所述钢管的内径；
步骤203：将所述交联聚乙烯管置入所述钢管中并放置一段时间，所述交联聚乙烯管的管径回弹与钢管内壁紧密贴合，得到所述交联聚乙烯内衬复合管。
优选地，所述步骤201中，所述选取的交联聚乙烯管的外径大于所述钢管内径3~9mm，也即缩径处理前的交联聚乙烯管的外径大于所述钢管内径3~9mm；而在步骤202中，经缩径处理后的所述交联聚乙烯管的外径小于所述钢管内径1~2mm；在步骤203中，所述交联聚乙烯管置入所述钢管中后放置的时间为24小时以上。
如图2所示，在将交联聚乙烯管置入所述钢管中并放置一段时间后，还可以进一步进行如下处理：
步骤204：将所述复合管在80~90℃温度下放置2~3小时，进行去应力定型。
本发明中，所选取的待复合的交联聚乙烯管的长度大于钢管的长度，将所述交联聚乙烯管置入所述钢管后，所述交联聚乙烯管的两端分别伸出所述钢管，伸出的长度以20~25mm为宜。在步骤204以后，还可以包括：
步骤205：加热所述交联聚乙烯管两端伸出钢管的部分并对交联聚乙烯管两端进行翻边处理，使交联聚乙烯管两端伸出钢管的部分的外径与钢管外径相同。其中，加热温度为180~200℃，加热时间为3~6分钟。
最后，在所得复合管的两端安装接箍或护帽，即得成品。
如图3所示，本发明的交联聚乙烯内衬复合管生产方法中所使用到的待复合的交联聚乙烯管可以由以下方法获得：
将交联聚乙烯原料（分为A料和B料）和添加剂经由混料机混合后得到混合料，然后将混合料输入挤出机，在挤出机内加热至熔点以上并挤出至成型模具，在成型模具内成型为交联聚乙烯管，然后再对交联聚乙烯管进行真空定径和冷却定径，最后切割成预设长度的交联聚乙烯内衬管。其中，所述添加剂含有硅氧烷聚合物和遥爪型亲水基团聚合物。
下面通过具体的实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1：
本实施例中选取的交联聚乙烯内衬管外径63~63.6mm，壁厚3.0~3.4mm；钢管外径73.02±0.79mm，壁厚7.82~7.04mm，通径规尺寸55.01mm，通径规长度1200mm。
其中，交联聚乙烯内衬管由以下重量配比的组分制成：交联聚乙烯原料90份；硅酮类外润滑添加剂0.05份；遥爪型亲水基团聚合物添加剂0.5份；抗氧剂1010为0.15份；抗氧剂168为0.5份；线性低密度聚乙烯粉料2份。
利用缩径机将交联聚乙烯内衬管的外径缩径至小于54mm，套入钢管中，放置24小时回复应力，再在80℃温度下恒温放置3小时去应力并定型。保留交联聚乙烯内衬管两端长出钢管20~25mm，并加热交联聚乙烯内衬管两端至180℃保持6分钟、进行翻边至其外径与钢管外径相同，将该复合管安装接箍或护帽即得成品；最后，利用通径规测量出成品管材各管段的内径，得到成品管材的通径尺寸。
实施例2：
本实施例中选取的交联聚乙烯内衬管外径91.5~92.4mm，壁厚4.5~5.0mm；钢管外径101.60~102.62mm，壁厚8.38~7.54mm，通径规尺寸81.66mm，通径规长度1200mm。
其中，交联聚乙烯内衬管由以下重量配比的组分制成：交联聚乙烯原料100份；硅酮类外润滑添加剂0.1份；遥爪型亲水基团聚合物添加剂0.25份；抗氧剂1010为0.1份；抗氧剂168为0.1份；线性低密度聚乙烯粉料6份。
利用缩径机将交联聚乙烯内衬管的外径缩径至小于86mm，套入钢管中，放置24小时回复应力，再在90℃温度下恒温放置2小时去应力并定型。保留内衬管两端长出钢管20~25mm，并加热两端至200℃保持3分钟、进行翻边至其外径与钢管外径相同，将该复合管安装接箍或护帽即得成品；最后，利用通径规测量出成品管材各管段的内径，得到成品管材的通径尺寸。
实施例3：
本实施例中选取的交联聚乙烯内衬管外径160~161.5mm，壁厚3.0~3.4mm；钢管外径177.80~179.58mm，壁厚10.36~9.32mm，通径规尺寸153.90mm，通径规长度1200mm。
其中，交联聚乙烯内衬管由以下重量配比的组分制成：交联聚乙烯原料95份；硅酮类外润滑添加剂0.2份；遥爪型亲水基团聚合物添加剂0.1份；抗氧剂1010为0.5份；抗氧剂168为0.15份；线性低密度聚乙烯粉料4份。
利用缩径机将交联聚乙烯内衬管的外径缩径至小于152mm，套入钢管中，放置24小时回复应力，再在90℃温度下恒温放置2小时去应力并定型。保留内衬管两端长出钢管20~25mm，并加热两端至200℃保持3分钟、进行翻边至其外径与钢管外径相同，将该复合管安装接箍或护帽即得成品；最后，利用通径规测量出成品管材各管段的内径，得到成品管材的通径尺寸。
实验表明，将利用本发明的生产方法所制得的交联聚乙烯内衬复合管用于油田的采油井中作为采油管使用，其使用周期至少是传统的采油管的3倍。并且，本发明生产的交联聚乙烯内衬复合管作为采油管使用时，还可以推迟检泵的周期。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种交联聚乙烯内衬复合管，其特征在于，包括钢管和设置在钢管内并与所述钢管紧密结合的交联聚乙烯内衬管，其中，制作所述内衬管的材料包括以下重量配比的组分：
交联聚乙烯原料90~100份；硅酮类外润滑添加剂0.05~0.2份；遥爪型亲水基团聚合物添加剂0.1~0.5份；抗氧剂1010为0.1~0.5份；抗氧剂168为0.1~0.5份；线性低密度聚乙烯粉料2~6份。
2.如权利要求1所述的交联聚乙烯内衬复合管，其特征在于，制作所述内衬管的材料包括以下重量配比的组分：
交联聚乙烯原料95份；硅酮类外润滑添加剂0.1份；遥爪型亲水基团聚合物添加剂0.25份；抗氧剂1010为0.15份；抗氧剂168为0.15份；线性低密度聚乙烯粉料为4份。
3.如权利要求1或2所述的交联聚乙烯内衬复合管，其特征在于，所述内衬管两端伸出所述钢管，所述内衬管伸出所述钢管的部分具有翻边以使该部分的外径与所述钢管外径相同。
4.一种权利要求1-3中任意一项所述交联聚乙烯内衬复合管的生产方法，其特征在于，包括：
选取待复合的钢管和交联聚乙烯管，其中所述钢管的内径小于所述交联聚乙烯管的外径；
对所述钢管进行除尘清洗，将所述交联聚乙烯管进行缩径处理，使其外径小于所述钢管的内径；
将所述交联聚乙烯管置入所述钢管中并放置一段时间，所述交联聚乙烯管的管径回弹与钢管内壁紧密贴合，得到所述交联聚乙烯内衬复合管。
5.如权利要求4所述的交联聚乙烯内衬复合管生产方法，其特征在于，缩径处理前的所述交联聚乙烯管的外径大于所述钢管内径3~9mm。
6.如权利要求4或5所述的交联聚乙烯内衬复合管生产方法，其特征在于，经缩径处理后的所述交联聚乙烯管的外径小于所述钢管内径1~2mm。
7.如权利要求4所述的交联聚乙烯内衬复合管生产方法，其特征在于，所述交联聚乙烯管置入所述钢管中后放置的时间为24小时以上。
8.如权利要求4或7所述的交联聚乙烯内衬复合管生产方法，其特征在于，所述交联聚乙烯管置入所述钢管中并放置一段时间后，还包括：
将所述复合管在80~90℃温度下放置2~3小时，进行去应力定型。
9.如权利要求8所述的交联聚乙烯内衬复合管生产方法，其特征在于，所述待复合的交联聚乙烯管的长度大于所述钢管的长度，将所述交联聚乙烯管置入所述钢管后，所述交联聚乙烯管的两端分别伸出所述钢管，所述去应力定型的步骤后，还包括：
加热所述交联聚乙烯管两端伸出钢管的部分并对交联聚乙烯管两端进行翻边处理，使交联聚乙烯管两端伸出钢管的部分的外径与钢管外径相同。
10.如权利要求9所述的交联聚乙烯内衬复合管生产方法，其特征在于，加热所述交联聚乙烯管两端伸出钢管的部分时的加热温度为180~200℃，加热时间为3~6分钟。
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