复合材料抽油杆生产技术及成套装备

 复合材料抽油杆生产技术及成套装备   技术简介 本技术是在北京化工大学承担的“十五”国家高技术研究发展计划（863计划）项目（2001AA335030、2004AA33G140）及其他项目研究的基础上开发的复合材料抽油杆生产技术及成套装备制备技术。申请国家发明专利4项，其中3项已授权，一项进入实质审查阶段；建立国家行业标准1项。形成了复合材料抽油杆制造的成套装备与技术，包括“碳纤维复合材料连续抽油杆”及“高强防偏磨复合材料抽油杆”。 1、碳纤维复合材料连续抽油杆 碳纤维复合材料连续抽油杆是采用高强型碳纤维长丝为增强材料，以环氧（或改性环氧）树脂或乙烯基酯树脂为基体材料，应用拉挤工艺成型，截面为矩形的带状连续杆。碳纤维复合材料连续抽油杆具有质轻、 高强、耐腐蚀、耐疲劳、连续等特点。碳纤维复合材料连续抽油杆每千米质量仅200kg，而钢质抽油杆（以7/8in为例）每千米质量达2980 kg，因此应用碳纤维复合材料连续抽油杆可以降低举升能耗，降低抽油机型号，减少地面设备的一次性投入费用。 经工况试验统计，降低能耗达50%左右，降低抽油机型号1～2个机型。而且由于其连续性，在应用中经过优化设计杆柱组合，可实现超冲程采油，提高产液量。并大大降低了钢杆应用中由于其接头、接箍多而引起的活塞效应，减少液体流动阻力，提高系统效率。 2、高强防偏磨复合材料抽油杆 由于碳纤维价格在国内外市场上的价格飚升，导致碳纤维复合材料连续抽油杆的生产成本大幅上升。而传统的玻璃钢抽油杆由于其接头可靠率低、杆体耐疲劳性差、不耐偏磨等因素，应用局限性较大。 针对上述问题，为了弥补此类抽油杆存在的缺陷，我们新研制成功了一种适应油田开发需要的防偏磨、高强度、耐腐蚀、质轻、可靠性强、寿命长的高强防偏磨复合材料抽油杆。该抽油杆采用特种高性能纤维为增强材料，环氧或乙烯基酯树脂为基体，杆体表面以高耐磨、自润滑、耐腐蚀的改性材料为抗磨材料，经拉挤、缠绕组合工艺制造而成。通过材料和工艺的改善，高强防偏磨复合材料抽油杆克服了传统玻璃钢抽油杆不耐偏磨、耐疲劳性差、钢质杆耐腐蚀性差等诸多不足。其接头结构为自主设计，采用特殊处理的金属材料，具备了高强、耐腐蚀的特性。与杆体的粘接用胶也是自主设计配制的高强度、耐疲劳的粘接剂，克服了普通玻璃钢抽油杆与金属接头连接强度低、可靠性差等缺点。 根据其工艺及性能特点，还自主设计研制了从产品成型工艺到检验出厂等一系列的设备和工装，形成了一套完整的高强防偏磨复合材料抽油杆生产系统，确保了产品的生产合格率和企业的综合效益。 技术指标 碳纤维复合材料连续抽油杆技术指标如下，抗拉强度：≥2100MPa；拉伸弹性模量≥110GPa；弯曲强度≥1200MPa；弯曲弹性模量≤120GPa；层间剪切强度≥75  MPa；疲劳强度：≥1000万次；工作温度：90、120、150℃。耐腐蚀性：可耐强酸、强碱外所有介质腐蚀；耐磨性：耐磨损寿命是普通玻璃钢抽油杆的2～3倍。 高强度防偏磨复合材料抽油杆技术指标如下，抗拉强度：≥1100MPa；拉伸弹性模量：≥50GPa；弯曲强度：≥1000MPa；弯曲弹性模量：≤50GPa；层间剪切强度：≥65MPa；疲劳强度：≥500万次；工作温度：90、120、150℃。耐腐蚀性：可耐强酸、强碱外所有介质腐蚀；耐磨性：耐磨损寿命达到普通玻璃钢抽油杆的2～3倍。 应用范围 石油开采，适用于机械采油的深井、超深井、矿化度高的油井。 效益分析 以年生产高强度防偏磨复合材料抽油杆20万米、碳纤维连续抽油杆10万米为例，总投资为850万元，其中固定资产投资550万元。全投资内部收益率（所得税后）约为25%，财务净现值为  285万元，投资回收期为3年。盈亏平衡点为10万米。 合作方式 技术转让。  

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