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随着世界油气工业迅猛发展,油气田生产中的偏磨、腐蚀问题日趋严重,危害也越加明显,这不仅造成油气结构破坏和原油泄漏等直接经济损失,而且还会引起火灾、爆炸等灾难性事故,以至于一些企业被迫停工停产,极大地影响了油气工业安全生产和经济效益。目前我国每年因腐蚀而造成的经济损失高达亿人民币,其中石油天然气工业是受腐蚀危害最严重的行业之一。
很多企业都在寻求解决偏磨、腐蚀问题的办法,现已有金属基体改良、阴极保护、涂层保护以及一些防偏磨的装置等。油田生产中金属储罐的腐蚀、磨损问题已成为研究的热点,因为储罐是最常见也是最重要的存储设施,储罐的腐蚀、磨损不仅会造成罐体减薄,安全事故风险增加,而且也常因储罐腐蚀掺入铁锈等杂质,进而影响油气品质量,面对这一难题,企业该如何解决?
致力技术创新,为企业发展奠定基础
大庆市盛日石油技术开发有限公司(以下简称“盛日石油”)于年成立,致力于耐磨防腐领域技术研发及生产销售,针对石油行业油井运行中存在的多项特殊技术难点进行集中攻关,形成了独特的新技术产品序列和配套技术服务。盛日石油不断深研最新技术提升自主创新能力,并且已拥有国内外领先的技术产品,这将会为更多生产企业提供耐磨节能产品以及新技术的支持。公司经营之本是以技术赢得客户信赖,不炒作理念,专心打造防腐领域高端技术产品。
公司拥有独立的研究及方案设计研发团队,同时与国内多家高等院校、科研机构、高新技术企业建立了长期合作关系,并逐步完善生产检测设备,研发出多种系列产品,获得5项实用新型国家专利,3项发明专利,包括一种润滑耐磨涂覆剂及其制备工艺(专利号:ZL.4)、一种双向保护润滑耐磨接箍(专利号:ZL.2)、一种石墨烯润滑耐磨防腐管(专利受理号9)、一种石墨烯涂覆剂及其制备工艺(专利受理号:.2)和一种自润滑耐磨防腐阻垢蜡涂覆剂及其制备方法(专利受理号:.4)等。
盛日石油完善的管理体系通过了ISO、ANAB、UKAS3项质量体系认证和OHSAS、ISO职业安全及环境管理体系认证。年11月公司获得高新技术企业证书,年3月获得大庆油田有限责任公司技术市场准入资格证,年7月获评大庆市优秀科技孵化项目,年被评为AAA信用企业及重合同守信用单位,年获取大庆油田创业集团承包商HSE资质审核合格证。一路走来,公司不仅注重自身发展,还提供了很多高技术产品,其他生产企业也从中受益,公司打造的耐磨防腐领域高端技术产品品牌,拥有独特的新技术产品序列和配套技术服务,这将成为未来发展中的一大亮点。
挖掘石墨烯材料,为企业发展助力
目前我国对偏磨、腐蚀问题的治理,多使用硬质耐磨材料来提高抗磨性,市场上出现了高镍合金抽油杆接箍,碳化锆合金粉末涂层、金刚砂涂层、聚氨酯涂层、环氧树脂防腐涂层和激光熔覆合金涂层等耐磨防腐材料管件。在应用过程中发现,很多是采用硬度极高(莫氏硬度7~10)的抗磨材料,如碳化锆(莫氏硬度9)、金刚砂(莫氏硬度10),硬质涂层使基体材料表面硬度提高、耐磨性增强,如果高硬度材料在相互摩擦体对应面是非同等材料摩擦时,反而会造成弱质体耐磨性下降。以油田偏磨治理选用的抗磨材料为例,铬质(硬度HRC67)抽油杆耐磨接箍,与常用抽油管L80(硬度HRC23)在抽油往复运动中形成摩擦体,在一定程度上解决了杆箍偏磨断裂的问题,但是在材质不对等的互冲摩擦中,反而造成弱质管体表面易磨损穿孔,同时硬质材料韧性差,震动拉伸易龟裂脱落。
面对这一问题,盛日石油选用了公司自主研发的涂覆剂T/SRF为基体,通过引入石墨烯(占其固溶量5%~8%),使其性能显著提升,膜层结构更加致密,阻隔性更强,防腐与耐磨性可以提高30%~50%,同时石墨烯具有非常大的比表面积,不会引起电化学腐蚀等副作用,可有效延长管道及储罐等重腐蚀工况领域产品的使用寿命。
石墨烯润滑耐磨防腐新技术产品,可谓是公司的“瑰宝”,产品实现不仅降低了相对体之间的阻耗,而且高温达℃不脱落,极大程度地保护了基材,同时降低了油田生产成本及避免了化学试剂带来的环境污染问题。石墨烯润滑耐磨防腐新技术针对油田生产中存在的油井偏磨、腐蚀、结垢、结蜡、化学剂注入污染等痛点,根据“防治相结合”的原则,研究分析现有常用技术,更多选用硬质耐磨材料来提高耐磨性,采用“以抗磨来减磨”的机理,在油井耐磨治理方面率先提出“润滑改变摩擦”的理念。
后期研发的石墨烯润滑耐磨防腐涂层管相对于没经过耐磨防腐处理的其他管材部件,除了拥有新材料的特性外,其化学物理性能稳定,无毒、不溶于酸、碱、盐等溶剂,对二氧化碳、硫化氢及可溶性无机盐等腐蚀性元素具有极强隔离作用,主要应用于油井管及储罐防腐。该产品拥有抗冲击性、强附着性和抗渗透性等特点,在一定程度上减少了生产中对化学溶剂(缓蚀剂)的使用,不仅环保、成本低,还能延长管道的使用寿命。
从科研创新的角度来说,石墨烯产业才刚刚起步,想把石墨烯独特的使用性能展现出来,还有大量的科研工作要做,这就像一场艰难的马拉松长跑,没有实实在在的科技创新和持久攻关,中国的石墨烯产业不可能短期内达到人类所期望的那种繁荣。任何一个新生事物不可能一帆风顺、也不能一蹴而就,石墨烯产业发展需要各企业脚踏实地、不忘初心、不懈努力。盛日石油在未来发展中,将不断提升企业自主创新能力,研发更多的新技术产品,力争在润滑、耐磨、防腐领域提供先进的高新技术产品,真正把石墨烯的作用在产品中体现出来,更好地服务于油田及民用市场,为社会发展贡献力量。
撰稿:晏美青
(转自《中国高新科技》杂志年第9期)