碳纤维复合材料柔性抽油杆技术性能及应用

由山东大学碳纤维工程技术研究中心研制的碳纤维复合材料柔性抽油杆呈带状 ,截面公称尺寸为 32mm× 3 84mm ,抗拉强度是普通钢抽油杆的 3～ 5倍 ,具有优良的耐腐蚀和抗疲劳性能 ,在 80～ 10 0℃温度下工作 ,其寿命可达 10a。这种抽油杆采用专用接头以楔形槽的方式与加重杆连接 ,牢固可靠 ,可满足 10 0 0～ 2 0 0 0m不同井深的需要。在胜利油田现河采油厂 4口井的现场试验表明 ,单井日产液量平均提高 4～ 8t/d ,泵效平均提高 2 4 % ,经济效益显著。     

碳纤维复合材料连续抽油杆的特点及应用前景

碳纤维复合材料连续抽油杆的外形呈带状 ,横截面为矩形 (通常的尺寸为 36 83mm× 5 38mm) ,长度可达 915m以上 ,中间没有接箍 ,仅两端各有一个钢接头 ,可缠绕到直径为3 0 5m、宽为 0 15m的滚筒上。它具有密度小、弹性较好、耐腐蚀、抗疲劳性能好、活塞效应小、起下作业速度快等优点 ;同时存在两端部与钢接头连接部位的疲劳强度较低、最大工作温度仅为 6 0℃、不能受压缩应力、不耐磨和价格较贵的缺点。合理利用碳纤维复合材料连续抽油杆 ,可达到增产、节电、延长检泵周期、降低采油成本的目的。它扩大了有杆泵抽油系统的应用范围 ,可用于高含水油井、深井、超深井和腐蚀井的原油开采 ,具有广阔的应用前景。     

碳纤维复合材料柔性连续抽油杆开发及应用

碳纤维柔性连续抽油杆选用高性能碳纤维 ,以环氧树脂胶液为基体材料 ,添加一定配比的固化剂、促进剂和脱模剂 ,采用拉挤成型工艺制成 ,其开发的关键技术是连续成型、连接接头和安全保险装置。现场应用试验表明 ,TXC— 1、TXC— 2、TXC— 3三种规格的碳纤维柔性连续抽油杆能可靠应用于泵挂深度分别为 12 0 0、 180 0、 30 0 0m的直井和斜井中 ,实测比钢抽油杆节电 ,日产油量提高 。节能增产效果显著。     

碳纤维抽油杆在大庆油田应用前景分析

1.碳纤维抽油杆的结构 碳纤维抽油杆呈带状,可缠绕到滚筒上,它的横截面近似为矩形,心部为碳纤维,表面覆盖玻璃纤维布,以提高耐磨性;基体为乙烯树脂。 2.碳纤维抽油杆的主要优势 与普通钢制抽油杆相比,碳纤维抽油杆有如下优点: (1)重量轻、能耗低。碳纤维抽油杆的比强度和比模量远高于钢,在同等抗拉强度下,碳纤维抽油杆的质量仅     

新型碳纤维连续柔性抽油杆技术的应用

通过抽油机更换新型碳纤维连续柔性抽油杆,在系统效率较低井上试验2口井,平均有功功率降低44%,在高产液需换机换泵井上应用,试验后悬点最大载荷较使用钢制抽油杆降低了24%,实现了6型机带动Φ70 mm抽油泵。经现场试验验证,新型碳纤维抽油杆具有质轻、耐磨、节能降耗的技术优势。     

碳纤维复合柔性连续抽油杆性能及矿场应用

目前国内外应用最广泛的有杆泵深抽技术中，普通钢杆由于重量、强度等性能影响，难以满足实际生产的需要。新开发研制的碳纤维复合柔性连续抽油杆克服了普通钢杆的缺点，能够满足低渗油田小泵深抽技术的要求。矿场应用表明，这种新型抽油杆具有强度高、重量轻、抗疲劳性好、耐腐蚀、作业方便的特点。在合理放大生产压差，提高油井产量的同时，达到了高效、节能的效果，具有十分广泛的推广应用价值。     

碳纤维连续抽油杆夹持技术

碳纤维连续抽油杆(简称碳纤维杆)具有质量轻、抗拉强度高和抗腐蚀性强等优点,用于深井、超深井和腐蚀性油井可大大降低能耗、提高采油效率,但是由于碳纤维杆的抗剪能力差、表面摩擦因数低,已有的碳纤维杆夹持系统提升力不足、伤杆断杆等问题突出,大大影响了碳纤维杆技术的推广应用。为了解决碳纤维杆的夹持难题,开展了碳纤维杆的基础性能评价、夹持摩擦副材料开发、表面结构及介质影响配套夹持系统试验等方面的研究工作。通过试验对比研究,优选了碳纤维杆的夹持摩擦副材料和夹持表面结构形式,提高了对碳纤维杆夹持的提升力和可靠性;结合碳纤维杆作业机注入头夹持系统非对称运动的特性,优化了夹持块的结构,并对夹持块切入角部位采用软合金材料,解决了碳纤维杆夹持时存在的错位夹持块弯折咬杆和注入头运转时的切入角磕碰伤杆问题。配套作业机注入头形成的碳纤维杆无损伤夹持技术,为碳纤维杆技术在油田的推广应用奠定了基础。     

碳纤维连续抽油杆在油田生产中的应用

针对金属抽油杆存在的自身比重大、难以下得更深、易腐蚀、能耗高、维修费用高、检泵周期短,以及老油田含水率高、腐蚀重、深层低渗透油藏举升难度大等问题,提出应用高强度、质轻、耐腐、抗磨的新材料替代金属抽油杆这一研究应用课题,介绍了碳纤维连续抽油杆的主要采油工艺、特点、以及现场应用情况及实施效果,并对实施效果作了综合效益评价分析等。实践证明,碳纤维连续抽油杆与金属抽油杆相比,在油井深抽提液、节能防腐方面应用具有良好的经济性和高效性,能有效地解决传统钢制抽油杆存在的问题。先后在胜利油田推广应用102口油井,实现单井平均日增液1.9 t,增油0.3 t,每千米吨油耗电量下降了30%左右,累计增油1.24×104t,节电198 k Wh,易腐蚀井检泵周期延长3.6倍,具有良好的推广应用价值。     

柔性连续碳纤维抽油杆应用软件开发

本文以简易公式法为理论依据,在充分考虑油管回压的基础上,结合柔性连续碳纤维抽油杆的具体特性,并运用计算机编程技术,编制出了一套碳纤维—钢混合抽油杆应用设计软件。通过输入油井工况数据,利用该软件可有效设计出配重杆的规格及长度等施工数据,并能预测产液量,同时所有信息都能及时存放到各自对应的数据库中。现场应用表明,该软件具有较高的精度,能够满足工程需要。     

玻璃钢抽油杆接头连接用的胶粘剂研究

研制了一种环氧树脂玻璃钢抽油杆与金属接头连接用的酸酐固化环氧树脂胶粘剂。讨论了该胶粘剂在不同条件下对粘接接头剪切强度的影响。用IRSEM和DTA表征了粘接接头固化温度、时间和固化程度的关系以及接头界面的破坏状态。介绍了玻璃钢抽油杆在油井中应用情况。     

碳纤维连续抽油杆作业车的研制

研制了一种将杆柱起升（下放）与杆柱缠绕分别驱动的新型碳纤维连续抽油杆作业车。这种作业车采用全液压控制，引入了智能控制技术进行作业过程的监控，包括作业参数（悬重、杆长等）数字化测量显示、扶正器安装位置自动控制、安全操作自动报警等，针对作业车对中井口难的实际情况，将起升（下放）装置和缠绕盘设计成可移动式；其主要特点是：起升（下放）载荷能力大，起升（下放）作业时杆柱受力状况改善，杆柱缠绕盘负载扭矩大幅降低，作业过程自动化程度高、速度快，设备对井场环境的适应性强，易损件少，便于维修，兼顾杆的运输和作业两项功能，减少设备投资，持续作业时间长。     

抽油杆疲劳寿命计算研究

抽油杆是有杆抽油中三抽设备的关键部件之一。其服役寿命直接影响油井的产量、失效概率以及修井作业的成本,准确预测其疲劳寿命具有十分重要的意义。对直井和定向井分别建立了计算抽油杆轴向载荷的数学模型,计算出了抽油杆所受的轴向力。同时,建立了疲劳寿命的预测模型,计算了不同形状裂纹的几何形状因子和应力强度因子。并根据以上理论,编写了计算机程序,能计算有初始裂纹和无初始裂纹抽油杆柱的疲劳寿命。采用Forman模型预测抽油杆疲劳寿命,其特点是在Paris模型的基础上考虑了应力比R,计算结果更加准确。同时,分析比较计算结果可得:裂纹初始长度对抽油杆柱的使用寿命影响较大。文中给出的方法简单,精度较高,便于工程应用。     

石油沥青碳纤维摩擦复合材料

石油化工科学研究院采用石油沥青碳纤维和改性酚醛树脂制成摩擦材料，这种材料在100～300℃范围摩擦系数变化幅度为0．40～0．44，磨损率在250℃下仅为0．057×10－7cm3／（N·m），这种摩擦材料的原材料来源容易，价格便宜，成型工艺简单，成本大大低于碳纤维增强碳基体材料（碳／碳材料）和粉末冶金材料，并且不会污染环境，可用来取代石棉制作汽车及一些设备的制动器衬片。     

抽油杆疲劳强度的可靠度计算模型

提出了常规疲劳强度设计方法和API设计方法中存在的参数不合理且无可靠性指标的问题;分析了抽油杆承受的随机工作应力并给出了处理方法;提出了抽油杆疲劳极限分布的确定方法;在已知抽油杆应力、一定应力比下的疲劳强度分布的前提下,得出了抽油杆在任意应力比下的当量疲劳强度分布,并利用应力-强度干涉模型提出了抽油杆疲劳强度的可靠度计算方法.     

碳纤维-钢混合抽油杆柱优化设计及其计算机实现

本文针对有杆泵抽油系统的碳纤维-钢混合抽油杆柱,给出了采用常规抽油机的优化设计程序,提供了不同的优化目标,并讨论了优化目标对有杆泵抽油系统的影响。程序提供了采用不同的优化目标的光杆冲程、冲次、抽油杆直径和抽油杆长度的优选过程,并且提高了有杆抽油系统设计的精确度。通过实例计算,验证了这一方法的可靠性。     

修正的吉布斯方程在玻璃钢抽油杆油井的应用

本文对吉布斯波动方程做了一些修正,考虑了接箍对混合杆柱的影响,推导出新的方程。通过对130余井次应用玻璃钢抽油杆的油井进行诊断分析,修正的吉布斯方程能准确地解出井下泵示功图,符合率在80%以上。     

几种改性酚醛树脂对石油沥青碳纤维摩擦复合材料性能的影响

介绍了用尼龙、丁腈橡胶、聚乙烯醇缩丁醛改性酚醛树脂作基体以沥青碳纤维为增强材料制作摩擦复合材料的制备方法,并测试了三种材料的摩擦、磨损和冲击性能。结果表明,前两种优于后者,其中丁腈橡胶改性的材料在高温（３００℃）下摩擦系数无衰减。     

环戊烷中的苯在活性炭纤维上的吸附特性

通过活性炭纤维对环戊烷溶剂中的苯进行吸附,研究了吸附过程中的吸附平衡,热力学和动力学特征。采用Freundlich方程对吸附平衡进行拟合,计算了吸附过程中的自由能变ΔG、焓变ΔH及熵变ΔS。结果表明吸附过程是自发进行的物理吸附过程,且吸附过程中放出一定的热量。同时采用了拟一级动力学和拟二级动力学对吸附动力学进行分析,结果表明吸附过程符合拟二级动力学方程,随着吸附温度的增大,吸附速率随之增大。