新型碳纖維連續抽油桿在深井的試用

王一凝(遼河油田興隆臺采油廠工藝研究所)

新型碳纖維連續抽油桿在深井的試用

王一凝(遼河油田興隆臺采油廠工藝研究所)

碳纖維連續抽油桿的外形為帶狀，橫截面為矩形，長度可以達到1000m以上，中間沒有接箍，僅兩端各有一個專用金屬接頭，使用時配有配套作業車，主要由電源控制箱、變頻器、電動機、變速箱、鏈條、滾筒、井口導向裝置、裝載車、剎車及牽引車等組成。碳纖維連續抽油桿具有質量輕、耐腐蝕、防偏磨、抗疲勞性好、活塞效應小、起下作業速度快等優點，并且在實際應用中取得了較好的效果。

碳纖維連續抽油桿；試驗；效果；改進

1 基本概況

為提高油井產量，一方面要補充地層能量，提高油井動液面，另一方面要加深泵掛深度，增加沉沒度以提高泵效。地層低孔低滲、地層能量不能得到有效補充是造成油井動液面降低的主要原因，因此在地層能量無法得到有效補充的情況下，加深泵掛深度，增加沉沒度提高泵效是目前提高低滲區塊油井產量的有效手段。

2 存在問題

(1)遼河油田興隆臺采油廠采用的抽油機從載荷上主要以10型和12型機為主，泵掛深度下深存在局限性。

(2)單根抽油桿的長度為8m左右，必須靠多個接箍連接。而這些接箍容易發生脫扣、斷裂現象。因此抽油桿接箍連接成為抽油桿最薄弱的環節，它的失效率約占抽油桿柱總失效率的50%以上。同時，隨著泵掛加深，腐蝕及偏磨現象也愈加嚴重。因此，迫切需要一種強度高、質量輕、防腐蝕、抗偏磨且方便作業操作的新型抽油桿。在經過考察比對后，決定引進試用碳纖維連續抽油桿。

(3)問題井例 ①齊2-12-016。該井的泵深為2300m，從近年來生產情況及動液面分析，該井初期可以連續正常生產，但隨著不斷開采，動液面逐漸降低，至2016年2月份該井已經無法連續生產，出現間出現象，嚴重影響產能。②興古-中H101。該井初期日產油25.3t，日產水1.9m3，日產氣4665m3，但產量遞減較快，2012年10月自噴轉抽油生產。平均最大載荷為95.2kN。該井最大井斜為48°44，從歷次作業情況發現該井偏磨較重，因抽油桿偏磨導致卡泵等現象頻繁發生，平均檢泵周期僅為3個月。

3 應對措施分析及實施

針對以上兩口井存在的動液面深和偏磨問題，引入碳纖維連續抽油桿技術。

3.1 碳纖維連續抽油桿技術簡介

(1)碳纖維連續抽油桿技術系統組成。該技術是用碳纖維復合連續抽油桿取代傳統有桿泵抽油系統的部分抽油桿。①碳纖維桿：碳纖維復合材料連續抽油桿是以高性能碳纖維外包玻璃纖維、芳綸纖維和環氧樹脂采用拉擠成型工藝制成的，外形是帶狀、截面為四角圓潤的類矩形、長度可以達到1000m以上。②專用金屬接頭：該接頭是連接碳纖維抽油桿與配重桿及光桿，為滑塊自鎖連接。在桿受到外界拉力條件時，自鎖塊自動下滑產生橫向力將桿體緊緊抱合，保證接頭的可靠連接。 ③配套作業車：碳纖維連續抽油桿起下作業車主要由電源控制箱、變頻器、電動機、變速箱、鏈條、滾筒、井口導向裝置、裝載車、剎車及牽引車等組成。

(2)性能對比。Ф19抽油桿的抗拉強度小于750MPa，而碳纖維抽油桿的抗拉強度大于1800 MPa；Ф19抽油桿的千米重量大于2350kg，而碳纖維抽油桿的千米重量小于910kg；碳纖維抽油桿的抗腐蝕能力優良而普通鋼制抽油桿抗腐蝕能力較差；Ф19抽油桿的最高使用溫度為80℃，碳纖維抽油桿的最高使用溫度為180℃；與油管內壁耐磨性能方面碳纖維抽油桿也遠優于鋼制抽油桿。

(3)技術優點。①碳纖維連續抽油桿質量輕，僅相當于同尺寸鋼桿重量的1/3。②由于碳纖維連續抽油桿的耐磨性強于鋼抽油桿，同時碳-鋼摩擦系數低于鋼-鋼摩擦系數，所以降低了桿的磨損。③碳纖維連續抽油桿無需使用常規金屬接頭，每千米可省去常規金屬接頭120個以上，從根本上消除了抽油桿柱的活塞效應，并大大降低了接頭的斷、脫事故率。④碳纖維桿的截面為矩形扁帶式，可以纏繞在輪盤上，運輸極為方便。同時可實現連續進行起下作業，大大減少油井停產時間，并減輕了起下作業的勞動強度。⑤由于抽油桿柱是連續的，沒有突變表面，桿柱結蠟現象大大減輕。⑥在一般油井井況下耐腐蝕性遠比鋼材優異。⑦抗拉強度大，實驗室內拉至50t才斷裂。

3.2 現場實施

碳纖維桿施工順利，作業過程中平均節省作業時間4h，大大節省了勞動力。

4 施工效果

(1)齊2-12-01 齊2-12-016井泵深由原來的2300m增至2800m，日產油由措施前的0.1t增至1.4t，累增產80.8t；最大載荷由措施前平均75.2kN降至目前的67.3kN，而加深泵掛后如果未使用碳纖維桿載荷則應為110kN。(2)興古-中H101 興古-中H101井泵深由原來的2300m增至2600m，日產油由措施前的0.4t增至10.8t，累增產1210.4t；最大載荷由措施前平均95.2kN降至目前的83.1kN，而加深泵掛后如果未使用碳纖維桿載荷則應為102.3kN。該井措施后目前已生產近6個月遠超過原來的3個月檢泵周期。

5 結語

(1)碳纖維連續抽油桿在齊2-12-016和興古-中H101的試用，增加了泵掛深度，提高了沉沒度，提高了單井產量。(2)緩解了興古-中H101偏磨嚴重的問題。(3)碳纖維連續抽油桿在我廠的成功應用，為該項技術在參數設計及系統優化方面積累了一定的理論和實踐基礎，同時針對我廠龐大的低孔低滲石油地質儲量，具有廣闊的應用前景。

[1]吳則中，田豐，顧雪林，朱立峰.我國碳纖維復合材料連續抽油桿的研制及應用.纖維復合材料，2004,3(3)：30-35.

王一凝(1992- )，女，2014年7月畢業于東北石油大學資源勘查工程專業，學士學位。