新型碳纤维连续抽油杆在深井的试用

王一凝(辽河油田兴隆台采油厂工艺研究所)

新型碳纤维连续抽油杆在深井的试用

王一凝(辽河油田兴隆台采油厂工艺研究所)

碳纤维连续抽油杆的外形为带状，横截面为矩形，长度可以达到1000m以上，中间没有接箍，仅两端各有一个专用金属接头，使用时配有配套作业车，主要由电源控制箱、变频器、电动机、变速箱、链条、滚筒、井口导向装置、装载车、刹车及牵引车等组成。碳纤维连续抽油杆具有质量轻、耐腐蚀、防偏磨、抗疲劳性好、活塞效应小、起下作业速度快等优点，并且在实际应用中取得了较好的效果。

碳纤维连续抽油杆；试验；效果；改进

1 基本概况

为提高油井产量，一方面要补充地层能量，提高油井动液面，另一方面要加深泵挂深度，增加沉没度以提高泵效。地层低孔低渗、地层能量不能得到有效补充是造成油井动液面降低的主要原因，因此在地层能量无法得到有效补充的情况下，加深泵挂深度，增加沉没度提高泵效是目前提高低渗区块油井产量的有效手段。

2 存在问题

(1)辽河油田兴隆台采油厂采用的抽油机从载荷上主要以10型和12型机为主，泵挂深度下深存在局限性。

(2)单根抽油杆的长度为8m左右，必须靠多个接箍连接。而这些接箍容易发生脱扣、断裂现象。因此抽油杆接箍连接成为抽油杆最薄弱的环节，它的失效率约占抽油杆柱总失效率的50%以上。同时，随着泵挂加深，腐蚀及偏磨现象也愈加严重。因此，迫切需要一种强度高、质量轻、防腐蚀、抗偏磨且方便作业操作的新型抽油杆。在经过考察比对后，决定引进试用碳纤维连续抽油杆。

(3)问题井例 ①齐2-12-016。该井的泵深为2300m，从近年来生产情况及动液面分析，该井初期可以连续正常生产，但随着不断开采，动液面逐渐降低，至2016年2月份该井已经无法连续生产，出现间出现象，严重影响产能。②兴古-中H101。该井初期日产油25.3t，日产水1.9m3，日产气4665m3，但产量递减较快，2012年10月自喷转抽油生产。平均最大载荷为95.2kN。该井最大井斜为48°44，从历次作业情况发现该井偏磨较重，因抽油杆偏磨导致卡泵等现象频繁发生，平均检泵周期仅为3个月。

3 应对措施分析及实施

针对以上两口井存在的动液面深和偏磨问题，引入碳纤维连续抽油杆技术。

3.1 碳纤维连续抽油杆技术简介

(1)碳纤维连续抽油杆技术系统组成。该技术是用碳纤维复合连续抽油杆取代传统有杆泵抽油系统的部分抽油杆。①碳纤维杆：碳纤维复合材料连续抽油杆是以高性能碳纤维外包玻璃纤维、芳纶纤维和环氧树脂采用拉挤成型工艺制成的，外形是带状、截面为四角圆润的类矩形、长度可以达到1000m以上。②专用金属接头：该接头是连接碳纤维抽油杆与配重杆及光杆，为滑块自锁连接。在杆受到外界拉力条件时，自锁块自动下滑产生横向力将杆体紧紧抱合，保证接头的可靠连接。 ③配套作业车：碳纤维连续抽油杆起下作业车主要由电源控制箱、变频器、电动机、变速箱、链条、滚筒、井口导向装置、装载车、刹车及牵引车等组成。

(2)性能对比。Ф19抽油杆的抗拉强度小于750MPa，而碳纤维抽油杆的抗拉强度大于1800 MPa；Ф19抽油杆的千米重量大于2350kg，而碳纤维抽油杆的千米重量小于910kg；碳纤维抽油杆的抗腐蚀能力优良而普通钢制抽油杆抗腐蚀能力较差；Ф19抽油杆的最高使用温度为80℃，碳纤维抽油杆的最高使用温度为180℃；与油管内壁耐磨性能方面碳纤维抽油杆也远优于钢制抽油杆。

(3)技术优点。①碳纤维连续抽油杆质量轻，仅相当于同尺寸钢杆重量的1/3。②由于碳纤维连续抽油杆的耐磨性强于钢抽油杆，同时碳-钢摩擦系数低于钢-钢摩擦系数，所以降低了杆的磨损。③碳纤维连续抽油杆无需使用常规金属接头，每千米可省去常规金属接头120个以上，从根本上消除了抽油杆柱的活塞效应，并大大降低了接头的断、脱事故率。④碳纤维杆的截面为矩形扁带式，可以缠绕在轮盘上，运输极为方便。同时可实现连续进行起下作业，大大减少油井停产时间，并减轻了起下作业的劳动强度。⑤由于抽油杆柱是连续的，没有突变表面，杆柱结蜡现象大大减轻。⑥在一般油井井况下耐腐蚀性远比钢材优异。⑦抗拉强度大，实验室内拉至50t才断裂。

3.2 现场实施

碳纤维杆施工顺利，作业过程中平均节省作业时间4h，大大节省了劳动力。

4 施工效果

(1)齐2-12-01 齐2-12-016井泵深由原来的2300m增至2800m，日产油由措施前的0.1t增至1.4t，累增产80.8t；最大载荷由措施前平均75.2kN降至目前的67.3kN，而加深泵挂后如果未使用碳纤维杆载荷则应为110kN。(2)兴古-中H101 兴古-中H101井泵深由原来的2300m增至2600m，日产油由措施前的0.4t增至10.8t，累增产1210.4t；最大载荷由措施前平均95.2kN降至目前的83.1kN，而加深泵挂后如果未使用碳纤维杆载荷则应为102.3kN。该井措施后目前已生产近6个月远超过原来的3个月检泵周期。

5 结语

(1)碳纤维连续抽油杆在齐2-12-016和兴古-中H101的试用，增加了泵挂深度，提高了沉没度，提高了单井产量。(2)缓解了兴古-中H101偏磨严重的问题。(3)碳纤维连续抽油杆在我厂的成功应用，为该项技术在参数设计及系统优化方面积累了一定的理论和实践基础，同时针对我厂庞大的低孔低渗石油地质储量，具有广阔的应用前景。

[1]吴则中，田丰，顾雪林，朱立峰.我国碳纤维复合材料连续抽油杆的研制及应用.纤维复合材料，2004,3(3)：30-35.

王一凝(1992- )，女，2014年7月毕业于东北石油大学资源勘查工程专业，学士学位。