抽油杆扶正器专用材料的研究进展.pdf

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1、郭庆时，等：抽油杆扶正器专用材料的研究进展81抽油杆扶正器专用材料的研究进展郭庆时刘丹丹(长江大学机械工程学院，荆州434023)摘要介绍了用于制备抽油杆扶正器的聚酰胺复合材料、聚四氟乙烯复合材料及超高分子量聚乙烯复合材料的研究进展，比较分析了这三种复合材料的综合性能，指出改善耐磨损性能和耐化学药品性能将成为今后抽油杆扶正器的重点研究方向：关键词抽油杆扶正器偏磨聚酰胺聚四氟乙烯超高分子量聚乙烯在油田的有杆泵抽油设备中，扶正器是和抽油杆配套的表iPA6和PA66综合性能对比Is】一个关键部件。由于油泵柱塞在下冲程

2、时阻力增大或者斜材料力学性能冲击韧性耐磨性吸水率耐化学药品性成本井而导致抽油杆发生弯曲，使抽油杆柱与油管内壁频繁发生PA6低高低同『IJ低PA66一『蜀低一尚低不耐盐酸一局摩擦，产生抽油杆柱偏磨现象，使杆柱强度减弱，造成频繁检注：“高”与“低”仅指两者相对比较而言。泵。扶正器在服役过程中，不但要承受较大的摩擦力和冲击度及模量下降，影响尺寸稳定性，同时其低温冲击强度低，干力的作用，同时还受到工作环境中砂子、粉尘、酸、碱、盐及厌态韧性不足，抗蠕变性能亦有待提高，使其耐热温度和耐磨氧菌微生物等的腐蚀。因而实际工况要求

3、扶正器须具有高性有限，使用过程中易碎裂造成卡泵，使用寿命较短同时，的耐磨性、抗冲击性和耐复杂环境腐蚀等性能。特别是现在PA扶正器磨损后，仍然造成油杆的接箍及本体与油管偏磨。油田开采进入注水开发期，随着综合含水量的不断上升，油PA对钢材的摩擦因数在油润滑条件下明显降低，耐磨性佳。井腐蚀程度日趋严重。其原因为：当油井产出液中水的质量但在水润滑条件下反而比干燥时更高，耐磨性受到严重影分数大于74．02％时，产出液由油包水型转换为水包油型，响，这使得注水开采油田中PA扶正器的使用寿命大大降杆、管表面失去了原油的保护作用

4、，产出水直接接触抽油杆低。针对上述问题，一些生产厂家采用复合增强改性的办法和油管，腐蚀速度增大，抽油杆和油管内壁磨损速度加快，磨来改善PA扶正器的性能。损严重。这不仅造成了油井减产或停产，增加维护工作量，1．2玻璃纤维(GF)增强PA而且导致井内管杆磨损、断裂，甚至管杆落井，t~JJiJ了作业施GF因具有增强效果良好、价格便宜、原料易得等特点而工的难度。因此，如何改善抽油杆扶正器专用材料的防偏被广泛应用于PA的复合增强改性。GF的比强度和拉伸弹磨及耐腐蚀效果显得尤为重要。笔者现综述抽油杆扶正器性模量比PA大1O

5、～2O倍，线膨胀系数约为PA的1／20，吸用聚酰胺(PA)复合材料、聚四氟乙烯(PTFE)复合材料及超水率接近于0，具有优良的耐热性和耐化学药品性。从1955高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料的研究进展。年开始，它就用于热塑性塑料的增强改性领域，通常主要使1PA复合材料用的是无碱GF。GF不但能起到增加PA的强度和刚性的目PA按其分子主链结构可分为脂肪族PA、半芳香族PA、的，而且还可以提高PA的耐热性，改善尺寸稳定性、硬度和全芳香族PA、含杂环芳香族PA及脂环族PA等。适用于塑抗蠕变性等。如美国DuPon

6、t公司的Zytel70G43LBK031，料材料改性和应用的主要是脂肪族PA。在金属滚轮扶正日本1CI公司的VertonRF700210和RA2D7008以及德国器不断暴露出缺陷之后，PA是目前最常采用的制作扶正器BASF公司的Ultra—midA3WG10等GF增强PA均比纯PA的高分子材料。与金属滚轮扶正器相比，PA扶正器具有明的综合性能提高3～4倍。早在1998年，中原石油勘探局采显的特点～：①具有良好的力学强度、抗冲击强度及耐化油三厂采用日本进El的GF增强PA制成抽油杆扶正器，学药品性，优异的耐磨性和

7、自润滑性；②PA的强度与油管相并在中原油田采油三厂3个油矿的160多口油井中进行试比要低一些，对油管无伤害；③磨损后呈粉末状，粉末被油流用，发现抽油杆的断脱率下降到22．07％，而采用金属扶正携带走，无碎渣，不卡泵。器的断脱率均超过40％，改善效果非常明显。北京恒天易1．1纯PA德化工有限公司于2003年制备出GF增强PA扶正器专PA6和PA66是脂肪族PA中应用最为广泛的两种，前用料，采用该原料生产出的抽油杆扶正器防偏磨性能十分优期都被单独用于制作抽油杆扶正器。PA66的综合性能较异，各项综合指标均达到或超过

8、国际水平，现已普遍得到中PA6要好，但成本相对较高。两者的具体性能指标对比如表原、胜利、大庆、江汉等油田的认可，效果突出，性能优异。1所示。GF增强PA也存在一些缺点，如GF的加入增加了PA的脆注射成型得到的纯PlA扶正器加装在管箍或卡在抽油杆上，由于PA分子结构具有强极性，故吸水率大，易引起强收稿日期：2010—09—1182工程塑料应用2010年，第38卷，第12期性和摩擦『天1数