新型长冲程举升工艺在低效高耗井应用方案

油田举升方式主要采用游梁式抽油机,部分井存在系统效率低、能耗高、泵效低的问题,尤其在低产低效井和高能耗井更加突出。为探索高效举升新途径,按照“长冲程、低冲次”优化设计理念,某油田应用了超长冲程抽油机和塔架式抽油机等新型长冲程举升工艺,同时研究并应用了碳纤维连续抽油杆和柔性金属泵等配套举升技术,通过调研论证,个性化设计了低产低效井和高能耗井举升工艺应用方案,平均节电率可达30%以上,40口井年节电71.2×10^(4) kWh,年创综合经济效益108.5万元,具备推广应用价值。

碳纤维复合材料连续抽油杆研究进展与展望

碳纤维复合材料因其密度低、强度高,以及耐腐蚀、耐疲劳等优异性能而备受关注,以碳纤维复合材料研制的碳纤维连续抽油杆及其相关领域的研究是一项系统工程,涉及到诸多方面。从文献发表情况以及主要研究机构展开论述,回顾了碳纤维连续抽油杆标准制定与发展、材料及成型工艺发展,对碳纤维与常规抽油杆在性能、振动力学以及现场应用方面的差异性进行了分析,并对现有研究成果进行了总结。分析指出,目前碳纤维连续抽油杆及其相关领域的研究仍然处在“朝阳”时期,具有广阔的发展前景,但仍存在成本高、基础理论研究不足等问题,还需要进一步深入研究。碳纤维连续抽油杆应用范围拓展以及结合人工智能、大数据等新技术是未来的发展趋势。

碳⁃玻璃纤维增强复合材料混杂杆体的锚固性能研究

针对碳/玻璃纤维增强复合材料锚固失效问题,研究了3种典型锚固系统的应力分布及锚固机理。研究发现,碳纤维层锚固系统由于界面脱黏及截面削弱导致锚固承载力较低;力学锚固系统易对杆体产生初始挤压损伤并形成应力集中;黏结型锚固系统由于杆体/黏结剂界面黏结强度较低而产生脱黏失效。针对上述3种锚固系统存在的截面削弱、应力集中及界面脱黏等问题,提出了考虑楔块挤压与树脂黏结的楔块⁃黏结复合型锚固系统,有限元模拟与拉伸试验结果表明,楔块⁃黏结复合型锚固系统锚具内应力分布均匀,杆体发生爆裂破坏,锚具内未出现杆体滑移,锚固系统极限锚固承载力为360.1 kN,有效地解决了复合材料混杂杆体的锚固难题。

碳纤维连续抽油杆的应用及节能效果分析

碳纤维连续抽油杆是一种新型材料,具有密度小、强度高、耐磨性好的特点,为此开展碳纤维连续抽油杆现场试验,以降低抽油机井悬点载荷,提高杆柱耐磨、抗拉强度以及抗腐蚀性能,降低抽油机井能耗,实现抽油机井高效、低成本运行。现场试验应用了106口井,平均最大悬点载荷下降9.87 kN,节电率达到24.39%,年节约电费97.07万元,为抽油机节能高效举升提供了新的技术途径。

SPM5360TCGJ型碳纤维连续抽油杆作业车研制

针对当前碳纤维连续抽油杆作业车存在的结构布局不合理、夹持器的牙齿尖、夹持力大、易损碳纤维连续抽油杆等问题,研制SPM5360TCGJ型碳纤维连续抽油杆作业车。该车采用单车车载式结构,整车全液压控制,设计了专用动力滚筒、排杆机构、井口装置等装置,适用于圆形碳纤维连续抽油杆的各项作业。通过控制动力滚筒的正反转,实现杆体的收卷、释放。排杆机构与动力滚筒联动,滚筒旋转1圈,杆体导向机构移动1个导程(1个杆体直径距离),实现杆体在滚筒的有序多层排列。井口装置主要通过前后移动液压缸、左右移动液压缸实现快速对正井口。现场应用证明,该作业车结构紧凑,布局合理,作业灵活,不损伤碳纤维连续抽油杆,作业效率高。

碳纤维缠绕工艺起毛影响因素研究

为了减少碳纤维复合材料在缠绕过程中由于纤维与缠绕设备之间的摩擦产生断丝起毛问题,从纤维本身和缠绕设备两方面对其展开研究。首先结合扫描电子显微镜与原子力显微镜观察纤维表面形貌,在微观层面分析起毛原因;设计了一款碳纤维起毛量测试装置用来测量不同工艺条件下纤维起毛量的变化,进而选取出最优缠绕工艺条件。同时将优化后的工艺条件应用于试验样件的缠绕,显著减少了碳纤维缠绕过程中纤维起毛的现象,提升了试验样件的力学性能。

碳纤维/环氧树脂复合材料连续抽油杆的研制

介绍了碳纤维/环氧树脂连续抽油杆的生产方法。以碳纤维和玻璃纤维带为增强材料,以E-51、METHPA和DMP-30组成的树脂体系为基体树脂,以HBT-8为内脱模剂,采用拉挤成型工艺,研制了碳纤维/环氧树脂复合材料连续抽油杆。研究表明,纤维排布、原料配比、固化温度和牵引速度是生产工艺的关键控制因素。下井实验表明,与常规钢制抽油杆相比,碳纤维/环氧树脂连续抽油杆可节电1/3以上,产油量为前者的1.3倍以上,经济效益显著,且耐磨、耐腐蚀性好,使用寿命长,运输、安装方便。

碳纤维复合材料抽油杆研究进展

碳纤维复合材料抽油杆是近几年兴起的一种新型柔性抽油杆,具有轻质、高强度、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳及结构功能一体化等优异性能,成为解决传统抽油杆失效问题很有发展前途的重要方法之一。主要综述了3种不同树脂基体的碳纤维复合材料抽油杆,包括:环氧树脂基、乙烯基酯树脂基、酚醛树脂基的制备及应用。由于传统的抽油杆很难满足高腐蚀油井、深井以及超深井的开采要求,对碳纤维复合材料抽油杆的发展方向进行了展望。

碳纤维连续抽油杆作业车的研制

研制了一种将杆柱起升(下放)与杆柱缠绕分别驱动的新型碳纤维连续抽油杆作业车。这种作业车采用全液压控制,引入了智能控制技术进行作业过程的监控,包括作业参数(悬重、杆长等)数字化测量显示、扶正器安装位置自动控制、安全操作自动报警等,针对作业车对中井口难的实际情况,将起升(下放)装置和缠绕盘设计成可移动式;其主要特点是起升(下放)载荷能力大,起升(下放)作业时杆柱受力状况改善,杆柱缠绕盘负载扭矩大幅降低,作业过程自动化程度高、速度快,设备对井场环境的适应性强,易损件少,便于维修,兼顾杆的运输和作业两项功能,减少设备投资,持续作业时间长。

我国碳纤维复合材料连续抽油杆的研制及应用

1999年我国开始研制碳纤维复合材料连续抽油杆 (简称碳纤维抽油杆 ) ,现有四个制造厂研制成功碳纤维抽油杆、配套设备和碳纤维抽油杆—钢抽油杆混合抽油杆柱设计软件 ,研制成功的碳纤维抽油杆具有较高的抗疲劳强度 ,最高许用工作温度达 1 5 0℃ ,产品质量符合SY/T6 5 85 - 2 0 0 3《碳纤维复合材料连续抽油杆》的要求。目前我国正常使用碳纤维抽油杆的抽油井有 4 6口 ,矿场应用结果表明 ,节电和增产效果明显。碳纤维抽油杆具有密度小、抗疲劳性能好、耐腐蚀和连续长度长的优点 ,尤适用于深井、超深井、抽油机超载井和腐蚀井的原油开采 ,是一种有发展前途的特种抽油杆。

碳纤维复合材料柔性连续抽油杆开发及应用

碳纤维柔性连续抽油杆选用高性能碳纤维 ,以环氧树脂胶液为基体材料 ,添加一定配比的固化剂、促进剂和脱模剂 ,采用拉挤成型工艺制成 ,其开发的关键技术是连续成型、连接接头和安全保险装置。现场应用试验表明 ,TXC— 1、TXC— 2、TXC— 3三种规格的碳纤维柔性连续抽油杆能可靠应用于泵挂深度分别为 12 0 0、 180 0、 30 0 0m的直井和斜井中 ,实测比钢抽油杆节电 ,日产油量提高 。节能增产效果显著。

碳纤维抽油杆作业车中抽油杆悬重及长度的测量

碳纤维连续抽油杆作业车是设计用于碳纤维抽油杆的配套专业作业设备,作业过程中碳纤维连续抽油杆的悬重、下杆杆长是非常重要的作业工矿测量和控制参数。文中主要就碳纤维连续抽油杆作业车系统中抽油杆悬重和下杆杆长的测量进行了论述,给出了依靠杆的张力测量悬重和依靠驱动轮旋转圈数测量杆长的测量方案。现场实验结果表明,该设计是成功的。

碳纤维抽油杆作业车夹持装置剪切行为分析与优化

以碳纤维抽油杆作业车夹持装置上的摩擦块在作业时对抽油杆产生剪切作用为切入点,通过有限元模拟仿真分析被剪切状态下碳纤维抽油杆的应力状态,对导致摩擦块产生剪切作用的因素进行仿真实验,并利用有限元软件响应面优化模块对关键零部件进行结构优化。研究表明:摩擦块进入夹持装置时的切入角与摩擦块的圆角是导致抽油杆被剪切的主要因素;以最小剪切应力为目标建立有限元模型,对摩擦块圆角以及决定切入角大小的导轨倾斜角进行优化,并根据优化结果设计了一种非对称式曲率连续的摩擦块圆角,当摩擦块横、纵方向的圆角尺寸分别为1.0 mm、13.5 mm,且导轨倾斜角为3°~9°时,碳纤维抽油杆进入夹持装置的剪切应力最小。

酚醛树脂基碳纤维连续抽油杆特性研究

为了克服普通碳纤维连续抽油杆在深井中不耐腐蚀的缺陷 ,开发了以改性的酚醛树脂为基体的碳纤维连续抽油杆。与环氧树脂基和乙烯基酯树脂基碳纤维连续抽油杆在耐腐蚀性能和力学性能方面的对比试验表明 :(1)酚醛树脂基碳纤维杆比另两种碳纤维杆的拉伸强度和抗疲劳强度稍低 ,但可满足油田要求 ,通过对碳纤维表面的处理和对酚醛树脂固化体系的适当调整可加以改进。 (2 )酚醛树脂基碳纤维杆的强度高 ,其韧性不如另两种碳纤维杆 ,由于难以同时获得较高强度和良好韧性 ,只能根据需要在强度和韧性之间选取一最佳值。 (3)酚醛树脂纤维杆交联密度高 ,耐腐蚀性能相对也高 ,特别适用于高温、高腐蚀性的深井 (30 0 0m以深 )

复合理论预测国产碳纤维复合材料筋拉伸强度的离散性研究

采用经典复合材料混合率公式[σ]=σfVf+σm(1-Vf)预测国产碳纤维复合材料(CFRP)筋拉伸强度与实测值存在较大误差。本文通过大量实验分析,分别研究复合材料界面粘结性不同,碳纤维、树脂力学性能、体积含量不同,以及复合材料宏观尺寸、形貌差异等对国产CFRP筋拉伸强度及其预测值的离散性影响规律,并对影响因素进行评价。综合试验数据,提出CFRP筋轴向拉伸强度混合率公式修正因子。

碳纤维复合材料抽油杆应用技术进展

碳纤维复合材料抽油杆是近几年来兴起的一种新型柔性抽油杆,具有轻质、高强度、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳及结构功能一体化等优异性能,成为解决传统抽油杆失效问题很有发展前途的重要方法之一。文章综述了碳纤维复合材料抽油杆的性能、应用技术及其进展情况,简要叙述了前期应用失效的原因。文章认为,碳纤维复合材料抽油杆配套设备开发与应用属于一项系统工程,重点应放在作业车和配套采油工艺的研究上,应用技术开发是制约碳纤维复合材料抽油杆大规模推广的亟待解决的问题。

碳纤维连续抽油杆作业车自动调平系统设计

为保证碳纤维连续抽油杆作业车作业时工作平台处于水平状态,防止侧翻,开展了作业车自动调平系统的设计。在给出自动调平系统构成的基础上,着重论述了系统的自动调平控制方案、自动调平控制原理以及自动调平控制软件的设计,给出作业车自动调平控制系统流程图。

不同T300级碳纤维轴棒法C/C复合材料的导热性能

选取两种国产T300级PAN基碳纤维,轴棒法制备4D预制体,以高温煤沥青为前驱体,采用液相浸渍-炭化以及石墨化相结合的技术制备C/C复合材料(密度≥1.95 g/cm3),研究了C/C复合材料从室温(RT)到800℃的热导率及其影响因素。研究表明,在实验温度范围内C/C复合材料的热导率随温度升高而降低,由于原材料自身特性和预制体编织结构具有方向性,使C/C复合材料的导热性能表现出各向异性,径向热导率明显高于轴向;密度高、开孔率小、石墨化程度高的C/C复合材料由于晶粒间连通状态好,微晶结构趋于完整,材料的热导率增大;以低压热处理为最终处理工艺的C/C复合材料热导率略有提高;采用国产T300级与东丽T300碳纤维制备的C/C复合材料的热导率相当。

碳-玻纤维混杂复合材料杆体的力学与耐久性能研究

碳纤维与玻璃纤维混杂增强树脂基复合材料可以发挥碳纤维的高强、高模、耐疲劳性能与玻璃纤维的高应变、低成本等优势,满足工程结构应用需求.本文针对碳-玻璃纤维混杂增强环氧树脂基复合材料拉挤杆,发明了一套高效挤压-摩擦型锚固系统用于杆体力学测试,研究了纤维混杂模式(随机混杂与包覆混杂)对混杂杆体静力、湿热老化与疲劳性能的影响规律.研究表明:挤压-摩擦型锚固系统受力均匀,锚固效率高,适用于混杂杆体的力学性能测试;在一定的碳/玻璃纤维混杂比(2∶3)条件下,通过将碳纤维束随机分散到玻璃纤维束中制备的杆体可以避免包覆混杂杆体中的GFRP皮-CFRP芯界面薄弱层脱粘破坏,短梁剪切、拉伸与疲劳性能得到显著提升,实现了正混杂效应;在80℃高温浸泡下,随机混杂杆体受到碳-玻璃纤维/树脂界面劣化的影响,其界面强度保留率低于包覆混杂杆体.

钓鱼竿用大丝束碳纤维预浸料的研制

本文简要介绍了钓鱼竿用大丝束（60K）碳纤维预浸料熔胶膜法浸渍工艺，并着重就影响预浸料质量的几个主要因素进行了讨论。