碳纖維連續(xù)抽油桿溫度探究

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1、碳纖維連續(xù)抽油桿溫度探究　　摘要：根據碳纖維抽油桿的特性，碳纖維連續(xù)抽油桿適合于深井、超深井、腐蝕井、超載井和高含水井。與其他抽油桿相比，使用碳纖維抽油桿的投資最少?？傊B續(xù)抽油桿有著普通抽油桿無法比擬的優(yōu)越性，能夠較好地解決普通抽油桿無法解決的問題，將逐漸替代普通抽油桿，特別對于解決斜井、深井、腐蝕井及低滲透井等有著十分重要的現實意義，具有廣泛的發(fā)展前途。關鍵詞：碳纖維抽油桿特性一、引言5隨著國內油田事業(yè)的發(fā)展，使碳纖維連續(xù)抽油桿的需求和應用日益廣泛，國內已有四家投入生產碳纖維桿，但是沒有與

2、之配套使用的作業(yè)設備。碳纖維連續(xù)抽油桿作業(yè)車是設計用于碳纖維抽油桿的配套專業(yè)設備，而作業(yè)過程中碳纖維連續(xù)抽油桿的起下夾持問題是必須要解決的問題之一，因為它關系到纏繞盤的扭矩和碳纖維桿在起下過程中的受力狀態(tài)。碳纖維抽油桿在起下裝置中所承受的載荷很大，導致抽油桿在被提升的過程中受到拉力很大，使得桿柱纏繞盤負載驅動扭矩過大，嚴重降低了作業(yè)車作業(yè)過程中的自動化程度，減緩了作業(yè)速度，降低了作業(yè)設備對井場環(huán)境的適應性，增加了易損件，而且不便于維修，加大了對作業(yè)車及其他設備的投資，減少持續(xù)作業(yè)時間。要解決上述

3、問題，必須先解決纏繞盤驅動扭矩過大的問題，而直接導致扭矩過大是碳纖維抽油桿起下夾持裝置的設計模式。二、國內外碳纖維連續(xù)抽油桿現狀碳纖維連續(xù)抽油桿起源于20世紀90年代，由美國首先研制成功，并進行了礦場試驗，取得較好效果。1991年5月～1995年11月美國在33口抽油井中使用了碳纖維連續(xù)抽油桿，平均泵掛深度為1444m，平均泵徑為50.5mm，7口井的平均沖數為10.5n/min，平均沖程為3.94m，碳纖維連續(xù)抽油桿的長度占整個抽油桿柱長度的平均比例為56.8%，井底平均溫度為42.7攝氏度，

4、井液平均含氺88.8%，平均日產液91.7t。其中一口井正常運行了四年，另一口井含有硫化氫正常運行了三年，還有幾口井正常運行了三年多。這33口井在四年半的礦場中作業(yè)共45次，最主要的失敗形式是鋼接頭疲勞斷裂和碳纖維連續(xù)抽油桿端部連接失效，其次是由于碳纖維柔性連續(xù)抽油桿受壓應力引起的失效。試驗表明了，碳纖維連續(xù)抽油桿具有足夠的抗疲勞強度，可以達到延長檢泵周期和節(jié)電的目的。5我國在20世紀90年代開始研制，引進碳纖維連續(xù)抽油桿。2000年陳厚等介紹了以環(huán)氧樹脂作為樹脂基體，以碳纖維作為增強材料，采用

5、拉擠成型工藝生產樹脂基碳纖維桿，并分析和討論了該連續(xù)生產過程中容易出現的問題。他們提出的工藝科連續(xù)成型，自動化程度高，且成型制品力學性能優(yōu)異，是生產連續(xù)抽油桿一種較好的工藝方法。2000年開始，顧學林和楊小平等開始碳纖維桿的制造和作業(yè)工藝及裝備的研究，以制備出耐溫等級為90攝氏度，120攝氏度和150攝氏度的碳纖維桿，其中等級為90的已經正常生產并投入現場使用。薛承謹針對國內石油開采的抽油桿長期耐溫使用的需要，研究了四種不同樹脂基體的碳纖維拉伸復合材料的抽油桿樣品，采用了DSC分析了四種樹脂基體

6、的固化特征，通過力學性能和動態(tài)熱機械分析了所得的四種碳纖維抽油桿的力學性能和耐熱性能，并初步進行了碳纖維抽油桿的動態(tài)服役和實驗室模擬的介質腐蝕靜態(tài)試驗。結果表明：制備的四種具有不同耐溫等級的碳纖維連續(xù)抽油桿，可滿足國內深井和超深井石油開采的抽油桿的耐溫要求，具有良好的耐溫和力學性能。李仲偉根據文獻提出簡易公式法的基本原理，建立了直井中碳纖維抽油桿的簡易公式法數學模型，編制出碳纖維鋼混合抽油桿設計軟件，該軟件計算精度能夠滿足工程需要。三、碳纖維連續(xù)抽油桿特性5碳纖維抽油桿與常規(guī)抽油桿相比，具備許多

7、優(yōu)良特性，它具有傳統(tǒng)抽油桿所不具有的特性，大大提高了采油量，增加了經濟效益，這就使得碳纖維抽油桿作業(yè)車起下夾持裝置有了一定的必要性。為了克服普通鋼抽油桿質量大、耗能高、失效頻繁、活塞效應大、起下作業(yè)速度慢、易偏磨的缺點，20世紀80年代初美國利用獨特的航空航天材料和工程技術，開始研制碳纖維抽油桿。經過10多年的努力，于90年代初研制成功碳纖維抽油桿、專用的油井作業(yè)設備和碳纖維抽油桿—鋼抽油桿混合抽油桿柱設計軟件，并進行了礦場試驗，試驗效果較好。碳纖維抽油桿作業(yè)車起下夾持裝置是由液壓電動機齒輪鏈輪

8、鏈和液壓缸等組成的一個有針對性的裝置，碳纖維連續(xù)抽油桿作業(yè)車采用計算機控制，作業(yè)過程全程自動監(jiān)控，設計集機、電、液一體化，可用于起下泵、修井、采油的各個作業(yè)階段。本設計針對碳纖維桿的特點將纏繞式起下改進為夾緊摩擦式起下，解決了纏繞盤驅動扭矩過大的問題，同時大大改善了碳纖維桿在起下過程中的受力狀態(tài)，其主要特點是：起下載荷能力大，起下作業(yè)時桿柱受力狀況改善，桿柱纏繞盤負載扭矩大幅降低，作業(yè)過程自動化程度高、速度快，設備對井場環(huán)境的適應性強，易損件少，便于維修，兼顧桿的運輸和作業(yè)兩項功能，減少設備投資