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(xù)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(xù)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(yè)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(xù)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(yè)速度快等優(yōu)點，并且在實際應用中取得了較好的效果。

碳纖維連續(xù)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(qū)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(fā)生脫扣、斷裂現(xiàn)象。因此抽油桿接箍連接成為抽油桿最薄弱的環(huán)節(jié)，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(xiàn)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(yè)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(xù)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(xù)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(xù)生產，出現(xiàn)間出現(xiàn)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(yè)情況發(fā)現(xiàn)該井偏磨較重，因抽油桿偏磨導致卡泵等現(xiàn)象頻繁發(fā)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(xù)抽油桿技術。

3.1 碳纖維連續(xù)抽油桿技術簡介

(1)碳纖維連續(xù)抽油桿技術系統(tǒng)組成。該技術是用碳纖維復合連續(xù)抽油桿取代傳統(tǒng)有桿泵抽油系統(tǒng)的部分抽油桿。①碳纖維桿：碳纖維復合材料連續(xù)抽油桿是以高性能碳纖維外包玻璃纖維、芳綸纖維和環(huán)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(yè)車：碳纖維連續(xù)抽油桿起下作業(yè)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(yōu)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(yōu)于鋼制抽油桿。

(3)技術優(yōu)點。①碳纖維連續(xù)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(xù)抽油桿的耐磨性強于鋼抽油桿，同時碳-鋼摩擦系數(shù)低于鋼-鋼摩擦系數(shù)，所以降低了桿的磨損。③碳纖維連續(xù)抽油桿無需使用常規(guī)金屬接頭，每千米可省去常規(guī)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(xiàn)連續(xù)進行起下作業(yè)，大大減少油井停產時間，并減輕了起下作業(yè)的勞動強度。⑤由于抽油桿柱是連續(xù)的，沒有突變表面，桿柱結蠟現(xiàn)象大大減輕。⑥在一般油井井況下耐腐蝕性遠比鋼材優(yōu)異。⑦抗拉強度大，實驗室內拉至50t才斷裂。

3.2 現(xiàn)場實施

碳纖維桿施工順利，作業(yè)過程中平均節(jié)省作業(yè)時間4h，大大節(jié)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(xù)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(xù)抽油桿在我廠的成功應用，為該項技術在參數(shù)設計及系統(tǒng)優(yōu)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(xù)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(yè)于東北石油大學資源勘查工程專業(yè)，學士學位。