2010年10月7日
石油和天然气行业在更加极端的条件下工作，在其中一些地点修复故障是非常昂贵的：更换错误的密封或破碎的管道可以花费大于适当研究和规格的时间。环境影响。应用市场信息（AMI）MERL还联合在伦敦组织了一次国际行业会议，名为“MERL油田工程与聚合物2010”，将聚合物专家和油田运营商聚集在一起，研究对材料的新需求。亚博网站下载
Philip Abrams博士与埃克森美孚运营商合作三十年，研究了油田弹性体使用的许多方面。历史性的工作在今天可能很有用，但常常被遗忘，如J.D.Burley在1977年发表的关于“深酸性气井封隔器密封系统开发”的论文。已经对高温密封失效进行了研究，这导致使用PEEK和PTFE环等材料以及不同形状的弹性体进行动态密封设计。对弹性体进行筛选，以确定其对快速气体减压（RGD）和井筒流体的阻力等因素。供应商的质量控制被证明是一个关键因素——如果未经同意更换材料或密封件，可能会产生严重后果。未来的愿望清单包括提高氟弹性体（FKM）和全氟弹性体（FFKM）的强度和韧性，结合更好的金属结合，以及在260℃以上连续使用的弹性体。亚博网站下载
一个由MERL、Clwyd复合物、精密聚合物工程和贝克休斯组成的联盟已经开始对新型弹性体化合物进行研究。随着石油资源的减少，越来越普遍的做法是采取提高采收率的程序，包括向井中注入流体，例如水、蒸汽、硫化氢和超临界二氧化碳。后者具有溶剂化作用，会导致密封和衬套材料膨胀，影响性能。该联盟开发并测试了抗这些流体的新型弹性体化合物，用于石油回收和碳捕获和存储应用。对氢化丁腈橡胶(HNBR)、FKM和FFKM及许多不同的化合物进行了筛选。实验条件包括蒸汽至265C和250bar，超临界二氧化碳至110C和410bar。最好的材料经过了长亚博网站下载期的流体暴露，Aflas 80被选择用于井下工具中的封隔器测试。
将弹性体组合在密封件中可以是增强性能的一种方式。James Walker正在使用密封横截面的不同点的材料进行检查：高温RG亚博网站下载D -Resistant弹性体的核心和具有低温密封性能的表面材料。被测材料之一是具有不同亚博网站下载水平的丙烯腈（ACN）的HNBR：该工作是专利的。Lanxess Deutschland一直在开发HNBR用于二氧化碳高压服务中的密封件：发现高丙烯腈含量加上高水平的硅藻土填料提供了良好的阻隔性能。硫化酸盐柔性至-15℃，并进行进一步的测试，例如浸入液体，临界和超临界二氧化碳中。
Hutchinson的Techlam部门负责设计柔性连接系统，将刚性立管与浮动结构连接起来，使用寿命至少为20年，无需维护。在这种应用中，弹性体层与金属嵌件结合，金属嵌件承受高强度的压缩和重复的振荡运动。橡胶的蠕变性能非常重要，在试验中发现HNBR比NBR好得多。哈钦森开发了自己的“煎饼”试样方法，用于在这一应用领域测试材料。亚博网站下载
有FKM固化创新：Daikin Industries已经测试了一种用于FKM的新交联系统，目的是具有比双酚固化的FKM和60℃更高的耐热性高于过氧化物的耐热性。固化时间较长，新材料似乎对双酚Fkm具有类似的机械性能。
在全氟弹性体方面，索尔维聚合物公司开发了一种新的氟化单体技术(全氟甲氧基乙烯醚)，可将FFKM的低温性能提高到-30℃，同时保持密封性能。新材料Tecnoflon PFR LT具有良好的压缩定势和流体阻力。杜邦de Nemours开发了用于RGD和低温密封的FFKM等级，符合Norsok M710 V2等标准，适用于HNBR和FKM不足的条件，例如硫化氢水平达到50%。测试了约200个配方，其中2个适合进一步研究。
在中国石油天然气集团公司的油气管道网络中，钢管占90%以上。然而，由于接触硫化氢和氯离子等化学因素，腐蚀经常发生:随着井深、温度和压力的增加，腐蚀情况变得更糟。一种解决方案是使用更耐化学腐蚀的材料，如复合管道，这也降低了生命周期成本。亚博网站下载到目前为止，已经安装了超过17000公里的复合管道，并以每年2000公里的速度增长。大约10,500公里的玻璃钢管和2,000公里的PVC/CPVC内衬玻璃钢管用于注水、聚合物驱和油水输送。增强热塑性钢管(RTP)也用于类似的应用，也用于甲醇注入和水处理。但也存在一些问题，例如，在40℃和6.5MPa的凝结水管道中测试的热塑性玻璃钢管道在24小时内出现了几个泄漏点。
玻璃增强环氧树脂管用于注水，由阿蒙隆等公司生产:通常，一个12米长的钢芯轴被玻璃粗纱覆盖，并通过一个环氧树脂浴。有各种各样的连接方式，包括机械钥匙扣、线圈锁和螺纹、法兰和粘接锥。设计条件为26 bar和40bar，温度为93℃。这些管道已经在利比亚135公里的注入井中使用:这些管道在挖沟之前连接起来，这使得工作条件更好，并且减少了需要挖沟的尺寸。平均装配速度为每天60个接头。
Swagelining与Subsea7合作，研究水下注水管线的有效性。在北海服役13年后，在对一根注水管线进行改造时，作业公司回收了一段PE80内衬钢管。与PE80相比，尾管保持了原有的力学性能，拔出测试证实了接头的完整性，直到聚合物的屈服点。碳钢仅出现了表面腐蚀，证实了该涂层对长期海底注水服务的有效性。
PVDF在柔性管道中用作3层压力屏障，当屏障从末端配件中拔出时就会出现问题。为了防止出现上述问题，对管件进行了重新设计，挪威国家石油公司对PVDF在测试过程中发生的裂缝进行了调查。该公司比较了德西尼布、Wellstream和NKT三家公司在立管中使用的PVDF材料的裂纹扩展理论和操作经验。亚博网站下载机械应力引起的裂纹扩展与热循环引起的裂纹扩展不同。
其中一个管厂家，德希尼布 - 法国的Flexi，已经运行了自己的材料测试程序。典型的流线是复杂的，包括若干铠装层，防塌鞘，压力拱顶和内管。聚合物层可以是聚乙烯，高达65℃，相互联系PP高达90℃，聚酰胺至约100℃和PVDF至约130℃的最大孔温度。为良好的延性行为，可加工性和较低的渗透性能而显造了低增塑剂（2.5％）的PVDF（Coflon XD），而不会失去维生PVDF的益处。Bureau Veritas审查了物料文件并符合API 17J。样品管已被测试用于动态性能至超过100万次周期。
Ticona已经测试了其用于油和气体的聚苯硫醚（PPS）材料。它具有高连续用途温度，低渗透，良好的抗蠕变性，优异的水解和耐化学性，尺寸稳定性，具有固有的阻燃（UL94 V-0）。它适合于用作在一个多层管状带结构层和粘结层组合的阻挡衬里，并且是在欧洲使用。
2006年，Evonik Industries以聚酰胺12 (PA12)进入海上柔性管市场，并与Wellstream International合作进行了广泛的测试，以满足API 17J和ISO 13628-2的性能标准。与PA11相比，PA12在蠕变、延性、热膨胀、甲醇相容性和水解性能方面均有提高。从那时起，其他研究小组发表了研究报告，然而在PA测试的等级和水的类型上似乎存在差异。Evonik Degussa进行了进一步的测试，包括加速老化(使用阿伦尼乌斯模型进行寿命预测)，以进一步表征PA12的行为。
PEEK是一种已在油田应用20年的高性能塑料。Victrex和Western Falcon公司一直在研究其作为油田管材衬管的应用，在这种情况下，PE和PA已不再足够。采用紧密配合工艺将PEEK衬套放置在主钢管内，避免了使用灌浆或粘合剂。衬管具有很高的抗流体和气体渗透能力。它提供了一个平滑的井眼，降低了有杆泵井的能源消耗和杆磨损。2008年，它被安装在加州的一个抽油杆井中，当时有“中等”水平的化学侵蚀。
据帝人芳纶（Teijin Aramid）称，芳纶在石油和天然气行业的所有高性能纤维中占有很高的比例。对于纱线，一些关键性能是负载下的瞬时断裂强度（BS）、静负载下的长期断裂载荷和蠕变。芳纶的蠕变率对温度相对不敏感：事实上，Technora显示，随着温度的升高，蠕变率降低。电缆在使用中可能需要使用护套进行保护，以防磨损、化学品和紫外线辐射等因素。
Schlumberger正在进行高级复合材料：它希望能够实现高达200-250C的服务。亚博网站下载目前商业环氧壳体和管道可达100℃，但在现实测试中发现，在100℃下的拉伸强度下降30％，并且高性能管状可以额定电压为175℃，含有强度缩短。正在研究的树脂是双聚酰亚胺（BMI），用于航空航天。在加热过程中难以在泡沫中塑造泡沫，在室温下固体：答案是在真空下以116℃熔化它，加热至177℃，然后冷却。Schlumberger开发了一种制造BMI长丝缠绕管的协议。该新复合材料的目标应用是高温/高压（HPHT），例如观察井套管部分和测井工具壳体。长期目标是具有不可渗透的涂层和限制水入口 - 被测试的一种材料是柔性玻璃层。
Greene Tweed正在研究高温高压条件下的超高性能聚合物。该公司的作业压力分别高达42,000psi (290 MPa)和230C，以及35,000psi (240 MPa)和260C。在合适的弹性体方面，在200℃时，有几种潜在的fkm，包括四氟乙烯-丙烯共聚物(FEPM)，然而在260℃以上时，只有少数几种FFKM化合物可以充分发挥作用。在另一种极端情况下，一些钻井平台目前处于北极地区，且作业温度极低，因此Greene Tweed开发了一种玻璃转变温度(Tg)为-30℃的FFKM测试化合物。该公司还开发了一种名为LHT的新型高温塑料，其化学结构包括卡多和联苯键，这种材料交联后，Tg升高到260摄氏度以上，最高可达279摄氏度。LHT似乎有更好的热/湿性能和耐酸比高温热固性如聚酰亚胺。
油田恶劣环境中需要电力，包括井下作业设备。电缆采用杜邦国际等公司生产的高性能含氟聚合物制造。数据记录井下电缆目前通常为4-5000米长：金属铠装保护电缆，氟聚合物绝缘层在高app亚博体育温高压条件下提供抗硫化氢和二氧化碳的化学性能。杜邦公司最近一直致力于潜水泵的电缆绝缘。在俄罗斯这样的地区，需求量很大，有数千口活跃的油井需要人工举升才能开采石油。传统的三元乙丙橡胶（EPDM）加铅护套用于井底，铅防止橡胶吸收气体，从而导致RGD。然而，这是一根又粗又重的电缆，导线在操纵下容易发生故障。杜邦公司一直在测试全氟烷氧基（PFA）和氟化乙烯丙烯（FEP）作为轻质绝缘材料，包括耐RGD、电树枝、耐化学性和环境应力开裂（ESC）。
有几种即将上市的新材料需要经过符合NORSO亚博网站下载K、API和其他相关标准的适当测试。与AMI组织的MERL油田工程与聚合物会议为先进应用研究的讨论提供了一个定期论坛。下一届伦敦奥运会定于2012年秋季举行。