一、技術背景
1、超高分子量聚乙烯的性能特點
超高分子量聚乙烯是指分子量大于150萬的聚乙烯材料，主要具有以下性能特點：
1）高耐磨，相同厚度鋼材的七倍，尼龍的3倍。
2）耐高溫，聚乙烯材料中超高分子量聚乙烯耐溫性能最好。
3)自潤滑。
4)耐酸堿。
5)高抗沖，可用來制備防彈衣。
6)彈性回復（保證內襯管和鋼管機密貼合）。
7)超高分子量聚乙烯的缺陷：加工困難、對設備要求相對苛刻。
2、內襯油管的技術要求
內襯油管是在普通油管內加襯一層特種管，襯管與油管緊貼在一起，形成“管中管”結構。這種內襯油管能有效解決油管偏磨與腐蝕，同時具有較低的摩擦系數，可使油井光桿負荷降低并節能、抽油桿柱底部應力顯著降低，延長抽油桿柱的使用壽命。具體而言，內襯油管應滿足中國石化集團勝利石油管理局企業標準Q/SH1020的要求，相關指標見表1。
3、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）內襯油管的性能特點及應用領域
超高分子量聚乙烯（UHMWPE）內襯油管具有摩擦系數小、耐磨損、化學穩定性好（防腐）、自潤滑、抗粘附、不結垢、抗偏磨效果和防結蠟現象好等特點，能延長油井（水井）作業和檢泵（檢管）及清洗周期，減緩桿管偏磨，減少抽汲載荷、降低生產能耗，同時還可對舊管進行修復以節約成本。
下入超高分子量聚乙烯（UHMWPE）內襯油管后，抽油井光桿負荷、抽油桿柱底部最小應力均有顯著的降低，而且光桿最大負荷與最小負荷差也有了顯著的降低，抽油桿柱底部最小應力的減小，使得抽油桿因受壓而彎曲的可能性減少，從而減少了因失穩磨損現象的發生。既減輕了抽油機的懸點載荷，又有利于系統效率的提高。從而使生產能耗降低達到節能的目的。
通常情況下，使用超高分子量聚乙烯內襯油管以后，還具有以下幾方面的好處：
偏磨井下入超高分子量聚乙烯（UHMWPE）內襯油管后，抽油桿可以不使用抽油桿扶正器，這樣既可以解決油井的偏磨問題，又減少了抽油桿柱的下行阻力。
內襯油管可降低因油管內壁腐蝕而造成的故障，使檢泵（檢管）作業周期延長從而節省勞務費用，提高生產效率使產量提高。
清、防蠟周期延長，洗井次數減少，對地層的傷害降低。
廢舊普通油管既可生產且可重復使用，內襯油管由于耐磨，使用年限較長，可以重復使用從而提高油管和設備的使用壽命且節約成本。
保護油管不受酸堿腐蝕，不受硫化氫、二氧化碳等腐蝕性集體的腐蝕。
4、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）內襯油管同普通HDPE內襯油管相比的性能優勢
同普通HDPE內襯油管相比，超高分子量聚乙烯（UHMWPE）內襯油管的性能優勢主要體現在以下幾個方面：
1、高耐溫，后者比前者的使用溫度高出20℃左右。
2、高耐磨，超高分子量聚乙烯是目前通用材料中耐磨性能最好的；后者的耐磨性是前者的約30倍。
3、薄壁，采用后者的內襯管比前者的壁厚大幅度降低，既節約了成本又降低了鋼塑符合難度。
4、彈性恢復好，后者可以使內襯管更加緊密的貼緊鋼管。
5、尺寸穩定性好。
5、鋼塑復合流程
內襯油管工藝流程圖見下圖。
二、項目概況及預算
本項目涉及內襯油管的生產及鋼塑復合基本環節，各環節均無廢水、廢渣、廢氣排放，原料也比較單一，不涉及易燃易爆物質，因此安全及環保不存在問題。
1、設備情況
如果以年產10萬米計算，需要鋼塑復合設備一套。
2、公用工程
1）100KW供電
2）廠房面積：10×20m（管材生產及儲存）+15×20m（鋼塑復合及儲存）左右
3）人員情況
10人左右
3、投資情況
不包括公用工程鋼塑復合設備約60萬元，其他配套設施約20萬元，總投資不會超過80萬元。
三、各油田應用實例
1、勝利油田應用情況
勝利油田每年都撥出專項資金開展油水井專項治理，治理前后效果大不一樣；例如，勝利油田純梁采油廠，其所管理的油田基本屬于低滲透油藏，由于儲層低孔低滲，供液能力較差，油井低能低產，為了維護油井的正常生產，泵掛深度不斷加深，油井偏磨越來越嚴重，根據作業井資料統計，近300口井有不同程度的偏磨，同時伴有腐蝕、結垢。由于桿管偏磨造成年作業施工約270井次，占總維護作業井次45％，占總維護費用54％。平均每年偏磨更換油管29.4萬米、抽油桿21.3萬米左右，作業施工費用居高不下，嚴重制約影響油井開發管理水平和經濟效益的提高。
自2007-2008年度采用超高分子量聚乙烯內襯油管進行防偏磨專項治理，平均檢泵周期由治理前的130天延長到410天，除了有2口井出現第二次作業外，其余井一直生產正常。
通過對偏磨油井的專項治理，提高了油井整體開發管理水平，延長油井免修期，作業施工工作量逐年下降，不僅減少了作業施工占產，而且，下井油管、抽油桿逐年下降，2006年采油廠油井油管更新率為25.03％，2007年油管更新率為17.86％，2008年油管更新率11.23％，年均降低率為6.9％。抽油桿更新率2006年21.64％，2007年12.12％，2008年9.1％，年均降低率為6.32％。大幅度降低了油井作業施工費用，整體經濟效益得到大幅度提升。
勝利油田勝利采油廠所屬的勝坨油田經過連續近50年的滾動開發，已進入了特高含水開發期，油田桿管偏磨已成為影響采油廠有桿泵井免修期的主要因素。近年因桿斷、管漏造成的作業井數一直居高不下，90天內的短命井數量呈逐年增多的趨勢。該廠自2005年應用內襯管防偏磨工藝以來，全廠內襯管在裝井數已達到1301口195多萬米，占到有桿泵開井數的65%。
勝利油田應用實例
例一：DXX37—X47
試驗現場：勝利油田純梁采油廠
時間：2007.7.17
試驗前作業現場描述：第103根62mm油管絲扣磨透，第65-146根62部分油管偏磨有槽，有2根φ19mm桿本體有偏磨腐蝕現象。
試驗前防偏磨工藝配套情況：
φ25mm×252m+φ22mm×407.94m+φ19mm×512.44m +φ19 mm抗磨副×217mm+φ25變徑桿接活塞；
φ89 mm管×438.94m；φ73 mm ×964.06m +φ56mm泵 ×1403 m +油管防腐短接3個。
試驗后防偏磨工藝配套情況：
φ25mm×243m+φ22mm×1082.8m（φ22小直徑防磨接箍119個）+φ42mm加重桿×59.64mm；φ89 mm管×438.94m+φ89 mm管×438m +φ89mm內襯管×960m+
φ56 mm泵 ×1398 m +固體緩蝕劑24 m。
試驗后作業現場描述：
φ56 mm泵活塞上凡爾罩腐蝕斷，部分D22mm桿本體有腐蝕現象，上部φ89 mm普通油管內壁有結蠟現象，原井內襯油管情況良好，尾管固體緩蝕劑溶解。
試驗前作業周期：132天；
試驗后作業周期：538天；
試驗效果：延長406天。
例二：曲103作業區Q104-X705
內襯油管減緩油管偏磨，延長檢泵周期
Q104-X705井，生產層位S3+S4，礦化度：29738mg/L，造斜點1281米，綜合含水80%，2008年因偏磨油管漏維護作業4次，檢泵周期平均90天。
現場描述 :93#-133#抽油桿接箍偏磨嚴重，85#-104#Φ73mm油管偏磨嚴重，第96根Φ73mm油管有30cm裂縫。
原因分析：偏磨集中在中下部，泵在造斜點位置，含水在80%以上，井斜和高含水致使管桿偏磨嚴重。
2008年12月20日采用內襯油管進行治理偏磨，具體情況見表2a及表2b 。
效果評價：采用內襯油管后檢泵周期由90天上升到264天，再到目前的421天，內襯油管防偏磨效果明顯。
效果評價：采用內襯油管后，油井最大載荷減小，日耗電量有不同程度的降低。由于內襯管內壁表面比普通新鋼管的表面光滑，從而使得抽油桿接箍與內襯管之間的摩擦力要比抽油桿接箍與普通油管之間的摩擦力要小得多，從而降低了光桿負荷，具有很好的節能作用，使生產成本降低。
2、大港油田應用實例：
2011年大港油田采油三廠在97口井上試驗應用內襯油管技術，平均偏磨腐蝕治理周期延長75天，管桿報廢率降低27個百分點。
3、大慶油田采油七廠試驗效果
超高分子量聚乙烯內襯復合管的防蠟效果2007—2008年完成的7口試驗井，平均單井清蠟周期達到193d，與試驗前相比，清蠟周期延長了137d，延長了2.4倍。
2007—2008年共完成現場試驗7口井，平均正常生產天數達到661d，其中1號井生產時達到了1014d。
超高分子量聚乙烯內襯復合管的防偏磨效果試驗前，試驗井均存在不同程度的偏磨現象，在施工時去掉扶正器或換掉防偏磨油桿，目前平均單井正常生產661d。
大慶油田試驗結論
①通過試驗，證明了超高分子量聚乙烯（UHMWPE）內襯油管能夠使油井的清、防蠟周期延長，洗井次數減少，對地層的傷害降低。
②在偏磨嚴重的井上，應用超高分子量聚乙烯（UHMWPE）內襯油管，可解決油井偏磨問題
③超高分子量聚乙烯（UHMWPE）內襯油管可用于油管修復，延長油管的使用年限。
4、長慶油田采油五廠應用（試驗）效果
采油五廠于2009年下半年開始試驗性加工內補管436根，用于4口偏磨較為嚴重的抽油機井。其中加工新Φ73加大100根，Φ73修復加大油管23根，Φ73平式修復油管313根。
1）胡39-13井使用情況
該井于2009年7月22日大修， 2009年7月25日作業完井，下入油管222根，下帶Φ44mm防砂泵1臺，泵深：1960.19m；下入Φ44mm活塞1個，抽油桿241根。 內襯管下入位置為泵上自下而上數第1-120根，共計120根，其中Φ73mm平式內襯管118根（為二級修復油管加工而成），Φ73mm加大內襯管2根，主要是解決該井抽油桿與油管的偏磨問題。2009年10月12日發現該井生產不正常，測功圖為泵漏，作業上修起出井內管柱發現該井出砂，下抽砂泵抽砂后下入原井起出內襯管，2009年10月16日作業完成正常開井。2010年1月21日發現該井產液量下降，測功圖為管漏，作業上修起出井內管柱發現作業下118根Φ73mm平式內襯管大部分絲扣磨損嚴重無法使用，內襯管內壁無偏磨現象，更換全部內襯管為Φ73mm加大油管，作業正常完井。該井經過兩次作業，內襯管入井使用時間為176天。
胡39-13井2009年10月13日內襯油管下井79天起出檢查照片
2）胡7-205井使用情況
該井2009年7月27日上修，2009年8月2日作業完井，下入油管195根，Φ89mm微孔結晶防砂管1根，Y221-114封隔器1個，Φ38mm過橋泵1臺，泵深1707.66m，封隔器深度1780.62m；下Φ38mm活塞1個，抽油桿211根。內襯管下入位置為泵上自下而上數第1-117根，共117根均為Φ73mm平式內襯管，主要是解決該井∮22mm抽油桿及Φ19mm抽油桿處與油管的偏磨問題。截止2010年3月18日內襯管入井時間為199天，目前該井正常生產。
3）慶25-11井使用情況
該井2009年7月29日上修， 2009年8月4日作業完井，下入油管241根，Φ89mm旋流沉砂器1根，Φ89mmFHD-1緩釋阻垢器2根，Φ89mm×3.80m固體清蠟器2根，泵深2103.15m。下入Φ38mm活塞1支，抽油桿259根。 內襯管下入位置為泵上自下而上數第1-51根，共51根均為Φ73mm加大內襯油管51根，主要是解決該井Φ22mm加重桿25根及Φ19mm抽油桿處與油管的偏磨問題。截止2010年3月18日內襯管入井時間內197天，目前該井正常生產。
4）胡側5-114井使用情況
該井2009年8月2日上修，2009年8月5日作業完井，下入油管206根，Φ89mm旋流沉砂器1根，Φ89mm自潔式防砂管1根，Φ89mm固體清蠟器2根，Φ38mm管式泵1臺，泵深1880.58m。下入Φ38mm活塞1支，抽油桿230根。內襯管下入位置為泵上自下而上數第1-148根，共計148根，其中Φ73mm平式內襯油管78根，Φ73mm加大內襯管70根，主要是解決該井Φ22mm抽油桿處偏磨問題。截止2010年3月18日內襯管入井時間內199天，目前該井正常生產。
5）使用前后效果對比
現場試驗的4口抽油機井，除胡39-13井下井的120根內襯管由于絲扣老化使用79天后不能使用外，其余3口井下井日期均已接近200天，目前仍在使用，并且效果良好。
6）胡39-13井使用效果
該井內襯油管下井日期為79天，內襯油管下井前日產液12.8方，日產油1.9噸，含 水85%，抽油機上行電流19A，下行電流18A；下入內襯管后日產液16.0方，日產油2.0噸，含水87%，抽油機上行電流18A，下電流18A；目前日產液16.7方，日產油2.0噸，含水88%。內襯管下井前后日產液提高了3.9方，上行電流下降了1A，取得了一定的增產效果，抽油機系統效率顯著提高。由于所下內襯管為Φ73mm平式二級修復油管加工而成，經多次作業后絲扣老化不能下井使用，檢查襯管內壁完好，無脫層現象，抽油桿未發現腐蝕和偏磨現象。
胡7-205、胡側5-114、慶25-11三口井使用效果見表5。
胡7-205、胡側5-114、慶25-11三口井內襯油管下井日期均已接近200天，目前仍在使用。試驗后3口井平均日產液14.0方，日產油2噸，含水84%，抽油機上行電流23.7安，抽油機下行電流21安；較試驗前相比日產液增加5.1方，日產油增加0.5噸，含水上升5%，抽油機上行下降1A，下行電流下降1.3A。通過對比可以看出下入內襯油管后3口抽油機井的產狀顯著增加，抽油機系統效率明顯提高。
7）結論
目前，采油五廠的抽油井泵徑尺寸多為∮44mm，使用∮73mm油管進行內襯UHMWPE管后，其內通徑由∮62mm變為∮55mm，可以滿足大多數抽油機井的需要。
UHMWPE內襯材料與鋼的滑動摩擦系數是0.16-0.23，比鋼對鋼的摩擦系數降低了1/2。抽油機井的偏磨現象是由于井身結構產生的井斜和井筒彎曲，以及生產管柱的受力運動發生彈性伸縮引起的，多發生于中下部∮22mm和∮19mm上。因此∮73mm內襯油管下入∮22mm和∮19mm偏磨的對應位置后，可有效治理抽油機井生產管柱的偏磨現象，延長油管和抽油桿的使用壽命。
下入UHMWPE內襯油管后，與之相對應部位的抽油桿可以不使用抽油桿扶正器，這樣既可以解決油井的偏磨問題，又減少了抽油桿柱的下行阻力。抽油井光桿負荷、抽油桿柱底部最小應力均有顯著的降低，而且光桿最大負荷與最小負荷差也有了顯著的降低，抽油桿柱底部最小應力的減小，使得抽油桿因受壓而彎曲的可能性減少，從而減少了因失穩磨損現象的發生。既減輕了抽油機的懸點載荷，又有利于系統效率的提高。
5.長慶超低滲研究中心（超低滲采油二處）
針對元城老油田油管桿等井下金屬材料腐蝕嚴重，耐磨性能大幅降低，破損現象嚴重，導致井筒故障和管桿更換頻繁的現狀，超低滲透研究中心與采油二處開拓思路，積極引入了超高分子量聚乙烯（UHMWPE）內襯油管，有效提高了管柱防腐耐磨免疫力，切實降低了井筒故障頻次。
超高分子量聚乙烯（UHMWPE）內襯油管是在常規油管內部襯入高密度聚乙烯材料，形成抗磨、抗腐蝕性能優越的非金屬襯層,利用襯層隔絕流體介質及抽油桿與油管內壁的直接接觸，阻止了油管內浸蝕，防止金屬管桿之間相互摩擦，對油管及抽油桿起到保護作用。非金屬襯層表面光滑、柔韌，摩擦系數較低，可有效減小油井光桿負荷和抽油桿底部最小應力，延長抽油桿的抗疲勞壽命,同時降低機采系統能耗。經室內模擬試驗，UHMWPE材料與鋼材之間的摩擦系數僅為鋼材與鋼材間摩擦系數的44.7%，前者等時長磨損量明顯小于后者；較金屬管材，UHMWPE材料惰性極強，對酸、堿、鹽都表現出較好的耐腐蝕性，且光滑的襯層內壁能有效防止蠟質、垢質附著和聚集。
2010年，該處選取8口腐蝕偏磨嚴重井，開展UHMWPE內襯式防腐耐磨油管現場先導性試驗。七個月后，同期更換的普通油管腐蝕明顯，而UHMWPE內襯式防腐耐磨油管無損傷跡象，防腐耐磨優越性明顯。試驗油管經過兩年的反復利用，均未出現襯層破損或剝離油管現象，配套油井管桿高頻故障得到有效控制，應用效果穩定并持續發揮。2011年至2012年，采油二處堅持“一次檢泵就是一次治理機會”的理念，結合單井井筒腐蝕、偏磨狀況，逐步加大HDPE內襯式防腐耐磨油管應用力度，通過對腐蝕偏磨嚴重井段油管選擇性更換、輔以專用防磨抽油桿接箍的方式，先后治理管桿故障高頻井47口，使用超高分子量聚乙烯（UHMWPE）內襯油管2.3萬米，治理井管桿故障作業頻次由1.87井次/年?口降至0.13井次/年?口，切實有效的減少了井筒故障頻次，延長了油井檢泵周期，確保了油井正常生產。
四、東營市聚智石油科技有限公司情況簡介
東營市聚智石油科技有限公司是一家專業從事超高分子量聚乙烯內襯油管生產的樹管材加工企業，目前產能為60萬米/年。所生產的超高分子量聚乙烯內襯油管長期應用于國內多家采油廠的采油、注水、輸油管線，優異的性能、合理的性價比、良好的售后服務、強大的技術開發能力贏得了客戶的一致好評。
