王一凝(遼河油田興隆臺(tái)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(tái)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(zhǎng)度可以達(dá)到1000m以上，中間沒有接箍，僅兩端各有一個(gè)專用金屬接頭，使用時(shí)配有配套作業(yè)車，主要由電源控制箱、變頻器、電動(dòng)機(jī)、變速箱、鏈條、滾筒、井口導(dǎo)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(zhì)量輕、耐腐蝕、防偏磨、抗疲勞性好、活塞效應(yīng)小、起下作業(yè)速度快等優(yōu)點(diǎn)，并且在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的效果。

碳纖維連續(xù)抽油桿；試驗(yàn)；效果；改進(jìn)

1 基本概況

為提高油井產(chǎn)量，一方面要補(bǔ)充地層能量，提高油井動(dòng)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(bǔ)充是造成油井動(dòng)液面降低的主要原因，因此在地層能量無法得到有效補(bǔ)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(chǎn)量的有效手段。

2 存在問題

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

(2)單根抽油桿的長(zhǎng)度為8m左右，必須靠多個(gè)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(shí)，隨著泵掛加深，腐蝕及偏磨現(xiàn)象也愈加嚴(yán)重。因此，迫切需要一種強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、防腐蝕、抗偏磨且方便作業(yè)操作的新型抽油桿。在經(jīng)過考察比對(duì)后，決定引進(jìn)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(chǎn)情況及動(dòng)液面分析，該井初期可以連續(xù)正常生產(chǎn)，但隨著不斷開采，動(dòng)液面逐漸降低，至2016年2月份該井已經(jīng)無法連續(xù)生產(chǎn)，出現(xiàn)間出現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)能。②興古-中H101。該井初期日產(chǎn)油25.3t，日產(chǎn)水1.9m3，日產(chǎn)氣4665m3，但產(chǎn)量遞減較快，2012年10月自噴轉(zhuǎn)抽油生產(chǎn)。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(dǎo)致卡泵等現(xiàn)象頻繁發(fā)生，平均檢泵周期僅為3個(gè)月。

3 應(yīng)對(duì)措施分析及實(shí)施

針對(duì)以上兩口井存在的動(dòng)液面深和偏磨問題，引入碳纖維連續(xù)抽油桿技術(shù)。

3.1 碳纖維連續(xù)抽油桿技術(shù)簡(jiǎn)介

(1)碳纖維連續(xù)抽油桿技術(shù)系統(tǒng)組成。該技術(shù)是用碳纖維復(fù)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(fù)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(rùn)的類矩形、長(zhǎng)度可以達(dá)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(shí)，自鎖塊自動(dòng)下滑產(chǎn)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(dòng)機(jī)、變速箱、鏈條、滾筒、井口導(dǎo)向裝置、裝載車、剎車及牽引車等組成。

(2)性能對(duì)比。Ф19抽油桿的抗拉強(qiáng)度小于750MPa，而碳纖維抽油桿的抗拉強(qiáng)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(nèi)壁耐磨性能方面碳纖維抽油桿也遠(yuǎn)優(yōu)于鋼制抽油桿。

(3)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。①碳纖維連續(xù)抽油桿質(zhì)量輕，僅相當(dāng)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(qiáng)于鋼抽油桿，同時(shí)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(gè)以上，從根本上消除了抽油桿柱的活塞效應(yīng)，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(yùn)輸極為方便。同時(shí)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)行起下作業(yè)，大大減少油井停產(chǎn)時(shí)間，并減輕了起下作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度。⑤由于抽油桿柱是連續(xù)的，沒有突變表面，桿柱結(jié)蠟現(xiàn)象大大減輕。⑥在一般油井井況下耐腐蝕性遠(yuǎn)比鋼材優(yōu)異。⑦抗拉強(qiáng)度大，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)拉至50t才斷裂。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

碳纖維桿施工順利，作業(yè)過程中平均節(jié)省作業(yè)時(shí)間4h，大大節(jié)省了勞動(dòng)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(chǎn)油由措施前的0.1t增至1.4t，累增產(chǎn)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(yīng)為110kN。(2)興古-中H101 興古-中H101井泵深由原來的2300m增至2600m，日產(chǎn)油由措施前的0.4t增至10.8t，累增產(chǎn)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(yīng)為102.3kN。該井措施后目前已生產(chǎn)近6個(gè)月遠(yuǎn)超過原來的3個(gè)月檢泵周期。

5 結(jié)語(yǔ)

(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(chǎn)量。(2)緩解了興古-中H101偏磨嚴(yán)重的問題。(3)碳纖維連續(xù)抽油桿在我廠的成功應(yīng)用，為該項(xiàng)技術(shù)在參數(shù)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)優(yōu)化方面積累了一定的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，同時(shí)針對(duì)我廠龐大的低孔低滲石油地質(zhì)儲(chǔ)量，具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1]吳則中，田豐，顧雪林，朱立峰.我國(guó)碳纖維復(fù)合材料連續(xù)抽油桿的研制及應(yīng)用.纖維復(fù)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(xué)資源勘查工程專業(yè)，學(xué)士學(xué)位。