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1、节能防腐耐磨抽油杆,一、前言 二、名称解释 三、技术特点 四、性能对比 五、发展前景,随着油田开发的不断深入、井筒状况的日趋复 杂，有杆泵在采油过程中出现了许多问题，如腐蚀、 油井出砂、结蜡、油稠，抽油杆的断、脱、磨损、 油管磨损等，特别是管杆间的磨损、腐蚀导致的管 漏和杆断脱直接严重影响油井的正常生产。,调研单位： 河口油井矿化度都在20000mg/L以下，油井腐蚀很轻微，严重井仅是有点蚀麻坑。 胜采平均矿化度17000mg/L，最高60000mg/L，腐蚀严重。 东辛平均矿化度46038mg/L，腐蚀井占开井数的53%，有800多口。 现河-稀油地区平均矿化度35547mg/L，有杆泵腐蚀
2、井约319口。 临盘平均矿化度40000mg/L，最高100000mg/L，腐蚀严重，采取套管加药后，腐蚀得到控制。,目前防止管杆磨损、腐蚀主要采取以下六种措施：,1、优化油井的工作参数； 2、添加抗腐蚀药剂； 3、防止油管变形的油管锚定或油管底部加重；,4、防止抽油杆变形的中间扶正或底部加重； 5、特种油管（涂料油管、内衬油管、复合层油管、连续油管等）； 6、特种抽油杆（连续抽油杆、玻璃钢抽油杆、复合带状抽油杆、钢 丝绳抽油杆等）。,以上六种措施各有优、缺点，通过整合优点，避免缺点，研制出一种由高性能复合材料组成的新型“连续抽油杆” 即节能、防腐、耐磨抽油杆，它可有效减缓管、杆偏磨，避免抽油
3、杆的腐蚀，提高抽油井的系统效率，延长检泵周期。,一、前言 二、名称解释 三、技术特点 四、性能对比 五、发展前景,二、名称解释,节能、防腐、耐磨抽油杆：是一种在金属杆或抽油 杆本体外附着一层或多层低密度、高耐磨、耐腐蚀 的新型复合材料（如：工程塑料类共混物），与抽 油杆接箍等径的新型“节能连续抽油杆”。,一、前言 二、名称解释 三、技术特点 四、性能对比 五、发展前景,三、技术特点（主要由以下八个特点）,（1）阻力小：全井抽油杆柱等径、无突出，液流的阻力小；杆体表面光滑（粗糙度0.015，在液体中管与杆的摩擦系数0.25）摩擦阻力小。 （2）杜绝活塞效应：采用连续抽油杆的设计理念，避免了接箍抽
4、动时产生的活塞效应和紊流现象，液流阻力减少。 （3） 重量轻：在多数轻、中和重负荷并有腐蚀介质的油井中，抽油杆整体杆柱直径可降一个等级使用（如：原 25mm现用 22mm，原 22mm现用 19mm ），即杆柱自重减轻（根据“奥金格疲劳图”或“古德曼系数”校核抽油杆疲劳强度验证确定）； 杆柱整体外附着的低密度、高耐磨、耐腐蚀的新型复合材料使杆柱在井液中处于“悬浮状态”，从而使杆重减轻1025。,一、节能、降耗：,二、耐磨：, 杆体表面采用具有超强耐磨、自润和抗粘附性的新型复合材料制造。 将目前的点状接触摩擦（主要为接箍磨损）改变为整体的线状表面摩擦，摩擦面积增大、正压力减少，使接触部位磨损减轻
5、（即减轻了杆体自身的摩擦，又降低了油管内表面的摩擦）。,三、防腐： 杆体表面材料具有防腐功能，通过整体成型技术使抽油杆本 体与井液分离，并对外露部分（方台阶处）进行防腐处理。,四、保护： 杆体表面附着的材料可弥补抽油杆在锻造时在表面会有的缺陷 和在储存、运输过程中造成的人为机械损伤，如凹坑、刻痕等，避 免因这些缺陷导致应力集中形成疲劳源，造成疲劳断裂；浇铸加工 工艺避免在腐蚀环境中这些缺陷加速腐蚀，引起腐蚀疲劳断裂。,五、强度高： 整体包裹和优化内外部结构设计，使杆柱的抗拉强度、抗压强度、抗屈服强度、抗弯曲性和抗冲击性得到整体提高。 六、冲程损失小： 杆柱抗拉强度和抗屈服强度的增加，减小了抽油
6、杆上行时的伸长和下行时的挠行弯曲变形。 七、寿命长： 由新型复合材料包裹抽油杆本体，可同时延长抽油杆和油管的使用寿命，延长抽油井的免修期。 八、可重复、修复使用。,一、前言 二、名称解释 三、技术特点 四、性能对比 五、发展前景,四、性能对比（与目前常用的对比）,1、与连续杆对比, 省掉繁重的专用配套设备，节约了设备成本, 材料的粗糙度和摩擦系数优于连续抽油杆。,注：数据出自内衬油管应用效果分析和机械设计师手册,2、与普通杆对比, 重量轻：在多数轻、中和重负荷并有腐蚀介质的油井中，降低抽油杆直径等级，杆柱自重减轻：如目前采用的二级组合（25mm、22mm组合），使用节能防腐耐磨抽油杆后，用22
7、mm、19mm或19mm、16mm的组合就可达到甚至超过技术要求，使杆柱直径整体降低一个等级；,（根据“奥金格疲劳图”或“古德曼系数”校核抽油杆疲劳强度验证确定),（2）浮力大：抽油杆柱直径与接箍直径相同，杆 柱所受浮力增大，且杆体表面材料密度低（平均低于 1.010kgm3），即可得出抽油杆在液体中的重量 减轻。,（注：抽油杆柱所受浮力大小，取决于抽油杆直径和井液的相对密度 。）,（3）冲程损失小：杆体整体浇铸，抗拉强度、抗屈服强度、抗弯曲性和稳定性有明显的提高，使杆体变形系数降低，冲程损失减少；,（4） 过流面积大：杆体直径减小，降低流动阻力，过液面积增加（如：同在 88.9mm油管中节能
8、防腐耐磨抽油杆的过流面积是普通杆过流面积1.62倍；在 73mm的油管中节能防腐耐磨抽油杆的过流面积是普通杆过流面积1.5倍）；,（5） 整体通径设计，避免抽油杆活塞效应引起的紊流和压力波动，降低了液流阻力和能耗；,例：某井井深1600m，抽油杆组合25mmx550m+22mmx1050m，抽油杆按9.9m/根计算，全井用接箍约163个。,（根据雷诺数和管路系统总压力损失公式可知：163个接箍造成管路中的流速和流向发生急剧变化，使163个局部区域形成漩涡，致使液体质点相互碰撞和摩擦而产生163次能量损失。）,上冲程时，井液与抽油杆同时上行，但井液相对抽油杆上行速度快，通过普通杆接箍时，通行面积
9、变小造成碰撞、转向、漩涡和加速四项能量损失。,节能防腐耐磨杆，杆体直径细且同径，过流面积大，液流平稳，能量损失小。,下冲程时，井液相对静止，抽油杆下行，井液通过普通杆接箍时，发生撞击和转向使能量消耗，同时在接箍附近形成的不规则漩涡引起压力波动和能量损失。,节能防腐耐磨杆，虽然井液与抽油杆运行的方向相反，但杆体无突出且平滑，杆体与液体的摩阻小，压力波动小，能量损失小。,（6）防腐性能和耐磨能力增强,防腐性对比 （1）45钢抽油杆：在不同矿化度水中、二氧化碳、硫化氢、溶解氧等条件下做材料自腐电位分析，电位波动较大；在一个月挂片试验中均出现不同程度的腐蚀 （2）复合材料：根据基体材料的不同，具有防腐
10、减摩耐磨、自润滑性能好、耐热性和化学稳定性好的特点,3、与抗磨扶正装置对比, 摩擦性能：优于涂镀层和45号钢扶正器； 过流面积大：为抗磨扶正装置1.5-2.0倍（ 73mm油管） 避免局部受力：采用与抽油杆接箍直径相同的整体等径设 计，接触面积大，正压力减少，从而使受力更均匀，避免 了扶正器局部扶正受力磨损加剧问题； 抽油机负荷明显降低，可以节能。,4、与内衬油管对比, 过流面积增加： 88.9mm油管中节能防腐耐磨抽 油杆的过流面积是 88.9mm内衬油管中 25mm接箍过 流面积的2.30倍； 73mm油管中节能防腐耐磨抽油杆的 过流面积是 73mm内衬油管中 22mm接箍过流面积的 2.
11、41倍；,（2）下行阻力小：内衬油管内，管杆间过流面积减 少，抽油杆与液柱之间下行摩擦力增大，造成抽油杆下 行阻力和应力幅度增大，易使抽油杆过早失效；节能防 腐耐磨抽油杆在油管内过流面积大，杆体与液体的摩阻 小，下行阻力小，且整体刚性、抗拉强度、抗屈服强度 和抗弯曲性大幅度提高，使抽油杆和油管使用寿命延长；,（3）下同直径抽油泵或井下工具时，不需要使用大 直径油管或附属工具（如：脱节器）。 例：下 56mm抽油泵，原使用普通（ 88.9mm+ 73mm） 管柱组合，现全井都使用 88.9mm内衬油管，大大增加了管柱的 重量和投入成本，如使用节能防腐耐磨抽油杆，其油管组合与以往 相同（ 88.9
12、mm+ 73mm），成本大大降低。,5、与螺杆泵使用杆对比, 避免腐蚀：通过整体成型技术使抽油杆本体与井液分离，且杆体表面附着的材料具有防腐功能； 减轻管、杆偏磨：杆体的抗屈服强度、抗弯曲性和稳定性有明显的提高，使杆体变形系数降低，减轻杆的横向不规则摆动；杆体表面材料耐磨性强、自润性好从而降低管、杆间的磨损；,（3）屈服强度提高：（同等杆情况）整体包裹设 计提高抽油杆的屈服强度，从而提高抽油杆的抗曲强 度；浇铸成型的加工工艺对抽油杆在锻造时在表面会 有的缺陷和在储存、运输过程中造成的人为机械损伤， 如凹坑、刻痕等缺陷原因导致的应力集中有加强和弥 补作用，可预防和延缓形成疲劳源；浇铸加工工艺避
13、免在腐蚀环境中这些缺陷加速腐蚀，引起腐蚀疲劳断 裂。,优缺点对比,各种防腐抽油杆的效果、费用对比,一、前言 二、名称解释 三、技术特点 四、性能对比 五、发展前景,四、发展前景,随着油田的开发、地质因素不断复杂，新井开采深 度不断加深、老井受各种因素影响出现问题，导致生产成 本大幅度提高，据调查发现：对生产成本影响最大的是管、 杆偏磨和腐蚀造成的管杆更换；对油井正常生产影响最大 的也是采油过程中出现管、杆偏磨和腐蚀问题。,以胜利油田为例，目前油井总数达20197口，开抽 油井近13376口，胜利油田的平均泵挂为1400m，所开 油井需抽油杆约为1872.6x104m，由于新井投产、油井 偏磨、腐蚀等原因需进行新杆投入，旧杆修复使用，其 数量巨大，且我国各油田普遍存在同等问题，因此其发 展空间和经济效益巨大。,