在石油機械中,隔膜缸(通過隔膜片分隔介質(zhì)與驅(qū)動部件的液壓 / 氣壓執(zhí)行元件)噴涂聚四氟乙烯(PTFE,俗稱 “特氟龍”),主要利用其耐腐蝕性強、摩擦系數(shù)低、不粘性能優(yōu)良、耐高低溫(-200℃~260℃)等特性,解決石油開采、輸送及設備運行中的腐蝕、磨損、介質(zhì)黏附等問題。具體應用場景如下:
一、鉆井與完井設備中的隔膜缸
石油鉆井過程中,隔膜缸常用于控制鉆井液(泥漿)的輸送、壓力調(diào)節(jié)或井口設備動作,噴涂 PTFE 可應對極端工況:
鉆井液控制隔膜缸
鉆井液中含有大量黏土顆粒、化學添加劑(如鹽類、酸類)及巖石碎屑,具有強腐蝕性和磨蝕性。用于調(diào)節(jié)鉆井液流量、壓力的隔膜缸(如泥漿泵的輔助隔膜控制缸),其缸筒內(nèi)壁、活塞表面噴涂 PTFE 后:
可抵抗鉆井液中的 H?S、CO?等腐蝕性氣體及鹽霧侵蝕,避免缸體銹蝕導致的密封失效;
降低活塞與缸筒的摩擦阻力,減少因鉆井液中顆粒造成的磨損,延長設備壽命(尤其在深井、高溫高壓井中效果好)。
井口防噴器隔膜缸
防噴器是鉆井時防止井噴的關鍵設備,其動作(如閘板開關)常由液壓隔膜缸驅(qū)動。井口環(huán)境存在原油、鉆井液泄漏及海水(海上鉆井平臺)侵蝕,PTFE 涂層可保護缸體免受這些介質(zhì)腐蝕,同時確保隔膜缸在高壓(通常 30MPa 以上)下動作順暢,避免因銹蝕卡滯導致防噴器失效。
二、采油與修井設備中的隔膜缸
采油過程中,隔膜缸用于控制抽油設備、井口閥門等,PTFE 涂層主要解決原油介質(zhì)的腐蝕與黏附問題:
抽油機隔膜驅(qū)動缸
部分新型抽油機采用隔膜缸替代傳統(tǒng)液壓缸驅(qū)動抽油桿,其工作介質(zhì)可能混合原油、地層水(含高濃度鹽、硫化物)。PTFE 涂層可防止缸筒內(nèi)壁被地層水腐蝕,同時避免原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)黏附在缸體表面,減少因積垢導致的活塞卡阻,降低修井頻率。
修井作業(yè)隔膜缸
修井過程中,用于起下油管、套管的動力設備(如修井機的夾緊裝置、液壓千斤頂)常配備隔膜缸。這些設備需接觸原油、含硫污水及修井液,PTFE 的耐化學性可保護缸體,同時低摩擦特性確保隔膜缸在頻繁啟停時動作正確,提升修井效率。
三、油氣輸送與處理設備中的隔膜缸
在油氣集輸、分離及處理環(huán)節(jié),隔膜缸用于控制管道閥門、分離器部件等,PTFE 涂層應對多介質(zhì)混合腐蝕:
輸油管道閥門控制隔膜缸
長輸油氣管道的截斷閥、調(diào)節(jié)閥由隔膜缸驅(qū)動,管道內(nèi)介質(zhì)可能含原油、天然氣、水及微量 H?S、CO?(酸性氣)。PTFE 涂層可抵抗酸性介質(zhì)腐蝕,確保缸體長期穩(wěn)定工作,避免因閥門控制失效導致的油氣泄漏風險。
油氣分離器隔膜缸
油氣分離器中,用于調(diào)節(jié)分離擋板、液位控制的隔膜缸,需接觸含油污水、輕質(zhì)烴類等介質(zhì)。PTFE 的不粘性可防止原油、油污在缸體表面沉積,減少清潔維護成本;同時其耐溫性可適應分離器內(nèi)的高溫環(huán)境(部分工況達 150℃以上)。
四、海洋石油設備中的隔膜缸
海上石油平臺的設備面臨鹽霧、海水浸泡、高濕度等強腐蝕環(huán)境,PTFE 涂層是隔膜缸的關鍵防護手段:
海上鉆井平臺液壓隔膜缸
平臺上的升降系統(tǒng)、錨泊設備、管道閥門等的驅(qū)動隔膜缸,長期暴露在鹽霧中,且可能被海水飛濺浸泡。PTFE 涂層(通常結合噴砂預處理和底漆)可形成致密的防腐層,阻止氯離子滲透腐蝕缸體金屬基材(如碳鋼、合金鋼),確保設備在海洋環(huán)境下的使用壽命(一般要求 5 年以上免大修)。
水下采油樹隔膜執(zhí)行缸
深海采油樹(水下井口設備)的閥門控制依賴水下隔膜缸,工作環(huán)境為高壓(超千米水深可達 100MPa 以上)、低溫(4-10℃)及海水腐蝕。PTFE 涂層不僅耐海水腐蝕,還能在低溫下保持良好的柔韌性,避免涂層脆化剝落,確保隔膜缸在極端水下環(huán)境中可靠動作。