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在油氣勘探開發(fā)的廣袤舞臺(tái)上,碳纖維復(fù)合材料如一顆璀璨的新星,正以其卓越的性能為采油設(shè)備帶來(lái) “強(qiáng)筋健骨” 的變革,書寫著一段充滿創(chuàng)新與突破的傳奇故事。
一、傳統(tǒng)之困:采油設(shè)備的舊挑戰(zhàn)
在碳纖維復(fù)合材料嶄露頭角之前,傳統(tǒng)的采油設(shè)備面臨著諸多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。鋼制抽油桿作為長(zhǎng)期以來(lái)的主要采油工具,雖有一定的疲勞強(qiáng)度、運(yùn)輸操作方便且價(jià)格相對(duì)低廉,但隨著油氣開發(fā)的不斷深入,其自身的弊端也日益凸顯。
鋼制抽油桿質(zhì)地沉重,這不僅增加了起下工作的難度和時(shí)間成本,還對(duì)設(shè)備的能耗提出了更高要求。在深井、超深井以及腐蝕井等復(fù)雜環(huán)境下,其強(qiáng)度不足的問題愈發(fā)突出,難以滿足日益增長(zhǎng)的開采需求。同時(shí),易腐蝕的特性使得其使用壽命相對(duì)較短,頻繁的更換和維修不僅耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力,還嚴(yán)重影響了油氣開采的效率和連續(xù)性。
此外,在傳統(tǒng)的采油設(shè)備體系中,金屬桿的耗電量大,這在能源成本不斷攀升的背景下,給油田企業(yè)帶來(lái)了沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。面對(duì)這些傳統(tǒng)采油設(shè)備的困境,油氣行業(yè)迫切需要一種創(chuàng)新的材料和技術(shù),以打破僵局,實(shí)現(xiàn)采油設(shè)備的升級(jí)換代。
二、碳纖維登場(chǎng):開啟采油新征程
就在油氣行業(yè)陷入困境之時(shí),碳纖維復(fù)合材料以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)閃亮登場(chǎng),為采油設(shè)備帶來(lái)了新的希望。碳纖維,被譽(yù)為 “新材料之王”,含碳量在 95% 以上,具有高強(qiáng)度、高模量、耐腐蝕、輕質(zhì)等卓越性能。
碳纖維抽油桿克服了傳統(tǒng)鋼制抽油桿的諸多缺點(diǎn)。首先,它防腐延壽的效果顯著。在井下復(fù)雜的高溫、高壓、高礦化油水介質(zhì)環(huán)境與交變載荷的共同作用下,傳統(tǒng)鋼制抽油桿容易發(fā)生腐蝕,而碳纖維抽油桿憑借其出色的耐腐蝕性能,能夠有效抵御這些惡劣環(huán)境的侵蝕,大大延長(zhǎng)了使用壽命。這不僅減少了設(shè)備更換的頻率,降低了成本,還提高了油氣開采的穩(wěn)定性和連續(xù)性。
其次,碳纖維抽油桿具有深抽提液的優(yōu)勢(shì)。其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能使得它能夠在更深的井層中發(fā)揮作用,突破了傳統(tǒng)鋼制抽油桿下深受限的瓶頸。這為油氣資源的充分開采提供了可能,尤其是對(duì)于那些深層、難開采的油氣儲(chǔ)層,碳纖維抽油桿成為了打開寶藏的關(guān)鍵鑰匙。
再者,節(jié)能降耗是碳纖維抽油桿的又一突出亮點(diǎn)。相比傳統(tǒng)鋼制抽油桿,碳纖維抽油桿下井千米也不易變形,采油時(shí)每千米噸油耗電量可下降三成左右。這對(duì)于油田企業(yè)來(lái)說(shuō),無(wú)疑是一個(gè)巨大的福音。在能源成本居高不下的今天,這一優(yōu)勢(shì)能夠顯著降低企業(yè)的生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益,增強(qiáng)企業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。
三、技術(shù)攻堅(jiān):鑄就卓越品質(zhì)
碳纖維抽油桿的成功并非一蹴而就,而是經(jīng)過(guò)了無(wú)數(shù)次的技術(shù)攻堅(jiān)和不懈努力。勝利油田技術(shù)檢測(cè)中心作為項(xiàng)目的核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)之一,在碳纖維抽油桿的發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。
面對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法體系缺失的難題,研發(fā)團(tuán)隊(duì)刻苦攻關(guān),建立了碳纖維復(fù)合材料抽油桿檢測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法體系。這一體系的建立,如同為碳纖維抽油桿的質(zhì)量把控安裝了一雙敏銳的眼睛,實(shí)現(xiàn)了碳纖維抽油桿連續(xù)在線全截面檢測(cè),為抽油桿的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。
在碳纖維抽油桿應(yīng)用過(guò)程中,桿體斷、裂等問題一度成為制約其發(fā)展的瓶頸。研發(fā)團(tuán)隊(duì)深入研究,從碳纖維固化時(shí)間、拉擠速度等生產(chǎn)工藝入手,全面測(cè)試分析各項(xiàng)參數(shù)對(duì)桿體綜合性能的影響規(guī)律。通過(guò)調(diào)整桿體結(jié)構(gòu)、優(yōu)化固化工藝等一系列措施,不斷提升產(chǎn)品性能,最終將斷、裂失效率由 36% 降為 0,使碳纖維抽油桿的質(zhì)量和可靠性得到了極大的提高。
碳纖維復(fù)合材料雖然抗腐蝕能力強(qiáng),但在井下極端環(huán)境的長(zhǎng)期作用下,也存在老化、損傷的現(xiàn)象。
四、拓展應(yīng)用:釋放無(wú)限潛力
隨著研究的不斷深入,碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域得到了進(jìn)一步拓展,為油氣行業(yè)帶來(lái)了更多的驚喜和可能。
在集輸管道及容器的修復(fù)方面,碳纖維復(fù)合材料大顯身手。經(jīng)過(guò)持續(xù)攻關(guān),研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新形成了碳纖維補(bǔ)強(qiáng)工藝、3D 復(fù)合材料罐頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)、原位修復(fù)增強(qiáng)一體化施工工藝等。這些創(chuàng)新技術(shù)突破了樹脂體系在水下等潮濕環(huán)境中無(wú)法固化的技術(shù)難題,使碳纖維能夠在集輸管道及容器的修復(fù)中發(fā)揮重要作用。
新材料的應(yīng)用不僅大幅降低了 “跑冒滴漏” 等安全環(huán)保事件發(fā)生的概率,而且有效減少了材料消耗、節(jié)省了作業(yè)費(fèi)用。與傳統(tǒng)修復(fù)工藝相比,無(wú)須停輸,修復(fù)效率提升兩倍以上。這為油田的安全生產(chǎn)和高效運(yùn)營(yíng)提供了有力保障。
此外,碳纖維復(fù)合材料扶正器也在油氣開采中發(fā)揮著重要作用。它耐腐蝕、強(qiáng)度高、摩擦系數(shù)低,可有效解決井下腐蝕與偏磨問題,在降低桿管報(bào)廢率、延長(zhǎng)油井免修期、提高生產(chǎn)時(shí)效等方面起到了關(guān)鍵作用。
碳纖維布在油罐的浮頂、罐頂加固補(bǔ)強(qiáng)方面也表現(xiàn)出色,特別是對(duì)于曲面、受彎構(gòu)件等復(fù)雜部位的施工作業(yè),操作簡(jiǎn)便,有助于縮短工期、降低工程造價(jià)。
五、未來(lái)展望:引領(lǐng)行業(yè)新潮流
展望未來(lái),碳纖維復(fù)合材料在油氣行業(yè)的應(yīng)用前景一片光明。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,其在提高能源開采效率、降低運(yùn)營(yíng)成本、促進(jìn)環(huán)境保護(hù)等方面展現(xiàn)出的巨大潛力,將進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)油氣行業(yè)向更加智能、高效、綠色的方向發(fā)展。
在提高能源開采效率方面,碳纖維復(fù)合材料有望通過(guò)不斷優(yōu)化性能,進(jìn)一步提高抽油桿的深抽能力和采油效率,為深層、難開采的油氣儲(chǔ)層開發(fā)提供更強(qiáng)大的技術(shù)支持。同時(shí),在集輸管道及容器的修復(fù)和加固方面,持續(xù)創(chuàng)新的碳纖維技術(shù)將更好地保障油氣的安全輸送,減少泄漏和損耗。
在降低運(yùn)營(yíng)成本方面,碳纖維復(fù)合材料的輕質(zhì)特性將繼續(xù)降低設(shè)備的運(yùn)輸和安裝成本,節(jié)能降耗的優(yōu)勢(shì)也將為油田企業(yè)節(jié)省更多的能源費(fèi)用。此外,其長(zhǎng)壽命、低維護(hù)成本的特點(diǎn),將進(jìn)一步降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。
在促進(jìn)環(huán)境保護(hù)方面,碳纖維復(fù)合材料的耐腐蝕性能將減少因設(shè)備腐蝕而導(dǎo)致的泄漏和污染,為油氣行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。同時(shí),隨著環(huán)境友好型材料的不斷發(fā)展,碳纖維復(fù)合材料有望與其他綠色材料相結(jié)合,共同打造更加環(huán)保的油氣開采和輸送體系。
總之,碳纖維復(fù)合材料以其卓越的性能為采油設(shè)備 “強(qiáng)筋健骨”,在油氣勘探開發(fā)的征程中綻放出耀眼的光芒。相信在未來(lái),碳纖維復(fù)合材料將繼續(xù)引領(lǐng)行業(yè)新潮流,為我國(guó)油氣行業(yè)的蓬勃發(fā)展書寫更加輝煌的篇章。
來(lái)源:賢集網(wǎng)