碳纤维连续抽油杆在油田生产中的应用
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表 1 碳纤维连续抽油杆与金属连续抽油杆性能特性对比
项目
碳纤维连续抽油杆 金属连续抽油杆
耐腐蚀 活塞 使用 能 检泵 密度 重量 强度
性能 效应 寿命 耗 周期 强 小 长低长 小 轻 大 弱 大 短高短 大 重 小
1.2 应用特点 1） 重 量 轻 ， 不 易 变 形 。 碳 纤 维 抽 油 杆 同 金 属
按照油田开发现状的需求及节能降耗的要求，研究 应用高强度、质轻、耐腐、抗磨的新材料替代金属 抽油杆就成为必须要解决的现实问题。
Βιβλιοθήκη Baidu
1 碳纤维连续抽油杆
1.1 采油工艺
针对碳纤维连续抽油杆质轻、高强、耐腐蚀， 特别适用于油井举升，具有降载节能、深抽提液、 延长检泵周期等优势，通过实施碳杆加钢杆的组合 杆柱方式，碳杆泵下加重全井防腐工艺采用泵下加 重的方式，将钢制加重杆下入到抽油泵的下部，从 而使泵上杆柱全部为碳纤维连续抽油杆，抽油杆无 接匝，彻底实现了泵上杆柱的全井防腐。同时，由 于该泵具有下行反馈力，再配合加重杆一起使用， 可有效避免碳纤维连续抽油杆受压等问题。表 1为 碳纤维连续抽油杆与金属连续抽油杆性能特性对 比表。
3） 防 腐 能 力 强 ， 使 用 寿 命 长 。 碳 纤 维 抽 油 杆 均 单 井 日 节 电 量 达 41 kWh， 平 均 单 井 有 功 功 率 下
不仅节能，还具有极佳的抗腐蚀性能，能经得住油 降 了 1.72 kW， 平 均 单 无 功 功 率 下 降 了 1.34 kvar，
井中硫的腐蚀，使用时间比金属杆更长。
抽油杆相比，下井千米也不易变形，比重轻。
26
石油石化节能 www.syshjn.com
设备·产品 / Equipment & Product
2） 操 作 简 单 ， 使 用 方 便 。 碳 纤 维 连 续 抽 油 杆 施后，该井日产液增加 5.8 m3，日产油增加 3 t，泵效
如同电缆一样一圈圈缠绕在圈筒上，拉直后，最长 从 15.0%上升到 39.2%，杆柱载荷减少了 30%以上。
作者简介：朱益飞，高级工程师，1989 年毕业于华东石油学院 （生 产 过 程 自 动 化 专 业）， 从 事 油 田 计 量 与 节 能 新 技 术 新 工 艺 的 研 究 开 发 与 推 广 应 用 工 作 ， E-mail： zhuyifei112.slyt@sinopec.com， 地 址 ： 山东省东营市河口区仙河镇胜利油田孤东采油厂技术质量监督中 心，257237。
关键词：碳纤维；连续抽油杆；防腐蚀 DOI: 10.3969/j.issn.2095-1493.2017.11.009
引言
目前，我国各油田 90%以上的抽油设备采用游 梁式抽油机，而游梁式抽油机由于较多的机械传动 设备，其系统运行效率相对较低，有关资料统计表 明，油田 30%的采油成本消耗在游梁式抽油机上[1-2]。近 几年来，随着油价的持续低迷对油田开发生产经营 带来严重的困境，新常态与低油价给油田开发生产 带来了更大挑战。在新形势下，如何突破目前石油 市场的油价持续低迷重围，实现油田油井开发生产 提 质 增 效 成 为 一 项 重 要 的 研 究 课 题[3]。 面 对 这 一 新 问题，胜利油田积极开展了许多有益的实践与探 索，积极开展新工艺、新技术、新产品的开发应用 试验，大力降低开发成本和油气生产能耗，特别是 对于易腐蚀井，钢质抽油杆因油井腐蚀问题难以解 决，造成抽油杆因腐蚀断杆问题时有发生，既影响 了油井正常生产，又增加了油井作业维修费用。在 油田经济高效开发以及低油价等背景下，金属抽油 杆 的 局 限 性 也 越 来 显 著 。 [4] 统 计 显 示 ， 如 果 杆 柱 重 量 降 低 一 半 ， 仅 电 耗 就 能 降 低 20% ～30% 。 [5] 所 以
千 米 吨 液 耗 电 量 下 降 了 20.6 kWh/t， 综 合 节 电 率 达
4） 节 能 效 果 好 。 采 油 时 ， 使 用 碳 纤 维 连 续 抽 到 33.6%，油井平均系统效率提升 7.19%。
油杆比采用普通钢制抽油杆，每千米吨油耗电量下 3 综合效益评价分析
降 30%左 右 。 有 关 测 试 结 果 显 示 ， 相 同 工 艺 条 件
朱益飞：碳纤维连续抽油杆在油田生产中的应用 第 7 卷第 11 期
碳纤维连续抽油杆在油田生产中的应用
朱益飞 （胜利油田孤东采油厂）
摘要：针对金属抽油杆存在的自身比重大、难以下得更深、易腐蚀、能耗高、维修费用 高、检泵周期短，以及老油田含水率高、腐蚀重、深层低渗透油藏举升难度大等问题，提出应 用高强度、质轻、耐腐、抗磨的新材料替代金属抽油杆这一研究应用课题，介绍了碳纤维连续 抽油杆的主要采油工艺、特点、以及现场应用情况及实施效果，并对实施效果作了综合效益评 价分析等。实践证明，碳纤维连续抽油杆与金属抽油杆相比，在油井深抽提液、节能防腐方面 应用具有良好的经济性和高效性，能有效地解决传统钢制抽油杆存在的问题。先后在胜利油田 推广应用 102 口油井，实现单井平均日增液 1.9 t，增油 0.3 t，每千米吨油耗电量下降了 30%左 右，累计增油 1.24×104 t，节电 198 kWh，易腐蚀井检泵周期延长 3.6 倍，具有良好的推广应用 价值。
下，碳纤维连续抽油杆力学性能与某进口碳纤维制
1） 节 电 效 益 。 项 目 实 施 后 ， 其 综 合 节 电 率 达
品 持 平 ， 拉 伸 模 量 等 部 分 指 标 还 略 有 胜 出 [6]。
到 33.6%， 单 井 平 均 日 节 电 达 到 41 kWh， 102 口 油
5） 延 长 油 井 检 泵 周 期 ， 减 少 油 井 故 障 维 修 费 井年节电量可达 15.3×105 kWh，电价以 0.631 元/kWh
长度可达 5000 m。用它下井开采石油，可以直接根
从表 2中可以看出，项目实施后，在油井保持
据每口井的实际深度进行截取，非常方便，无须像 相同冲速的前提下，产液量和产油量均有不同程度
使用普通的不连续抽油杆那样，一根一根地拼接。 提 升 ， 油 井 电 动 机 功 率 因 数 平 均 提 高 了 0.271， 平
项目
碳纤维连续抽油杆 金属连续抽油杆
耐腐蚀 活塞 使用 能 检泵 密度 重量 强度
性能 效应 寿命 耗 周期 强 小 长低长 小 轻 大 弱 大 短高短 大 重 小
1.2 应用特点 1） 重 量 轻 ， 不 易 变 形 。 碳 纤 维 抽 油 杆 同 金 属
按照油田开发现状的需求及节能降耗的要求，研究 应用高强度、质轻、耐腐、抗磨的新材料替代金属 抽油杆就成为必须要解决的现实问题。
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1 碳纤维连续抽油杆
1.1 采油工艺
针对碳纤维连续抽油杆质轻、高强、耐腐蚀， 特别适用于油井举升，具有降载节能、深抽提液、 延长检泵周期等优势，通过实施碳杆加钢杆的组合 杆柱方式，碳杆泵下加重全井防腐工艺采用泵下加 重的方式，将钢制加重杆下入到抽油泵的下部，从 而使泵上杆柱全部为碳纤维连续抽油杆，抽油杆无 接匝，彻底实现了泵上杆柱的全井防腐。同时，由 于该泵具有下行反馈力，再配合加重杆一起使用， 可有效避免碳纤维连续抽油杆受压等问题。表 1为 碳纤维连续抽油杆与金属连续抽油杆性能特性对 比表。
3） 防 腐 能 力 强 ， 使 用 寿 命 长 。 碳 纤 维 抽 油 杆 均 单 井 日 节 电 量 达 41 kWh， 平 均 单 井 有 功 功 率 下
不仅节能，还具有极佳的抗腐蚀性能，能经得住油 降 了 1.72 kW， 平 均 单 无 功 功 率 下 降 了 1.34 kvar，
井中硫的腐蚀，使用时间比金属杆更长。
抽油杆相比，下井千米也不易变形，比重轻。
26
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设备·产品 / Equipment & Product
2） 操 作 简 单 ， 使 用 方 便 。 碳 纤 维 连 续 抽 油 杆 施后，该井日产液增加 5.8 m3，日产油增加 3 t，泵效
如同电缆一样一圈圈缠绕在圈筒上，拉直后，最长 从 15.0%上升到 39.2%，杆柱载荷减少了 30%以上。
作者简介：朱益飞，高级工程师，1989 年毕业于华东石油学院 （生 产 过 程 自 动 化 专 业）， 从 事 油 田 计 量 与 节 能 新 技 术 新 工 艺 的 研 究 开 发 与 推 广 应 用 工 作 ， E-mail： zhuyifei112.slyt@sinopec.com， 地 址 ： 山东省东营市河口区仙河镇胜利油田孤东采油厂技术质量监督中 心，257237。
关键词：碳纤维；连续抽油杆；防腐蚀 DOI: 10.3969/j.issn.2095-1493.2017.11.009
引言
目前，我国各油田 90%以上的抽油设备采用游 梁式抽油机，而游梁式抽油机由于较多的机械传动 设备，其系统运行效率相对较低，有关资料统计表 明，油田 30%的采油成本消耗在游梁式抽油机上[1-2]。近 几年来，随着油价的持续低迷对油田开发生产经营 带来严重的困境，新常态与低油价给油田开发生产 带来了更大挑战。在新形势下，如何突破目前石油 市场的油价持续低迷重围，实现油田油井开发生产 提 质 增 效 成 为 一 项 重 要 的 研 究 课 题[3]。 面 对 这 一 新 问题，胜利油田积极开展了许多有益的实践与探 索，积极开展新工艺、新技术、新产品的开发应用 试验，大力降低开发成本和油气生产能耗，特别是 对于易腐蚀井，钢质抽油杆因油井腐蚀问题难以解 决，造成抽油杆因腐蚀断杆问题时有发生，既影响 了油井正常生产，又增加了油井作业维修费用。在 油田经济高效开发以及低油价等背景下，金属抽油 杆 的 局 限 性 也 越 来 显 著 。 [4] 统 计 显 示 ， 如 果 杆 柱 重 量 降 低 一 半 ， 仅 电 耗 就 能 降 低 20% ～30% 。 [5] 所 以
千 米 吨 液 耗 电 量 下 降 了 20.6 kWh/t， 综 合 节 电 率 达
4） 节 能 效 果 好 。 采 油 时 ， 使 用 碳 纤 维 连 续 抽 到 33.6%，油井平均系统效率提升 7.19%。
油杆比采用普通钢制抽油杆，每千米吨油耗电量下 3 综合效益评价分析
降 30%左 右 。 有 关 测 试 结 果 显 示 ， 相 同 工 艺 条 件
朱益飞：碳纤维连续抽油杆在油田生产中的应用 第 7 卷第 11 期
碳纤维连续抽油杆在油田生产中的应用
朱益飞 （胜利油田孤东采油厂）
摘要：针对金属抽油杆存在的自身比重大、难以下得更深、易腐蚀、能耗高、维修费用 高、检泵周期短，以及老油田含水率高、腐蚀重、深层低渗透油藏举升难度大等问题，提出应 用高强度、质轻、耐腐、抗磨的新材料替代金属抽油杆这一研究应用课题，介绍了碳纤维连续 抽油杆的主要采油工艺、特点、以及现场应用情况及实施效果，并对实施效果作了综合效益评 价分析等。实践证明，碳纤维连续抽油杆与金属抽油杆相比，在油井深抽提液、节能防腐方面 应用具有良好的经济性和高效性，能有效地解决传统钢制抽油杆存在的问题。先后在胜利油田 推广应用 102 口油井，实现单井平均日增液 1.9 t，增油 0.3 t，每千米吨油耗电量下降了 30%左 右，累计增油 1.24×104 t，节电 198 kWh，易腐蚀井检泵周期延长 3.6 倍，具有良好的推广应用 价值。
下，碳纤维连续抽油杆力学性能与某进口碳纤维制
1） 节 电 效 益 。 项 目 实 施 后 ， 其 综 合 节 电 率 达
品 持 平 ， 拉 伸 模 量 等 部 分 指 标 还 略 有 胜 出 [6]。
到 33.6%， 单 井 平 均 日 节 电 达 到 41 kWh， 102 口 油
5） 延 长 油 井 检 泵 周 期 ， 减 少 油 井 故 障 维 修 费 井年节电量可达 15.3×105 kWh，电价以 0.631 元/kWh
长度可达 5000 m。用它下井开采石油，可以直接根
从表 2中可以看出，项目实施后，在油井保持
据每口井的实际深度进行截取，非常方便，无须像 相同冲速的前提下，产液量和产油量均有不同程度
使用普通的不连续抽油杆那样，一根一根地拼接。 提 升 ， 油 井 电 动 机 功 率 因 数 平 均 提 高 了 0.271， 平