在油氣勘探開發(fā)的廣袤舞臺(tái)上，碳纖維復(fù)合材料如一顆璀璨的新星，正以其卓越的性能為采油設(shè)備帶來(lái) “強(qiáng)筋健骨” 的變革，書寫著一段充滿創(chuàng)新與突破的傳奇故事。

一、傳統(tǒng)之困：采油設(shè)備的舊挑戰(zhàn)

在碳纖維復(fù)合材料嶄露頭角之前，傳統(tǒng)的采油設(shè)備面臨著諸多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。鋼制抽油桿作為長(zhǎng)期以來(lái)的主要采油工具，雖有一定的疲勞強(qiáng)度、運(yùn)輸操作方便且價(jià)格相對(duì)低廉，但隨著油氣開發(fā)的不斷深入，其自身的弊端也日益凸顯。

鋼制抽油桿質(zhì)地沉重，這不僅增加了起下工作的難度和時(shí)間成本，還對(duì)設(shè)備的能耗提出了更高要求。在深井、超深井以及腐蝕井等復(fù)雜環(huán)境下，其強(qiáng)度不足的問題愈發(fā)突出，難以滿足日益增長(zhǎng)的開采需求。同時(shí)，易腐蝕的特性使得其使用壽命相對(duì)較短，頻繁的更換和維修不僅耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，還嚴(yán)重影響了油氣開采的效率和連續(xù)性。

此外，在傳統(tǒng)的采油設(shè)備體系中，金屬桿的耗電量大，這在能源成本不斷攀升的背景下，給油田企業(yè)帶來(lái)了沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。面對(duì)這些傳統(tǒng)采油設(shè)備的困境，油氣行業(yè)迫切需要一種創(chuàng)新的材料和技術(shù)，以打破僵局，實(shí)現(xiàn)采油設(shè)備的升級(jí)換代。


二、碳纖維登場(chǎng)：開啟采油新征程

就在油氣行業(yè)陷入困境之時(shí)，碳纖維復(fù)合材料以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)閃亮登場(chǎng)，為采油設(shè)備帶來(lái)了新的希望。碳纖維，被譽(yù)為 “新材料之王”，含碳量在 95% 以上，具有高強(qiáng)度、高模量、耐腐蝕、輕質(zhì)等卓越性能。

碳纖維抽油桿克服了傳統(tǒng)鋼制抽油桿的諸多缺點(diǎn)。首先，它防腐延壽的效果顯著。在井下復(fù)雜的高溫、高壓、高礦化油水介質(zhì)環(huán)境與交變載荷的共同作用下，傳統(tǒng)鋼制抽油桿容易發(fā)生腐蝕，而碳纖維抽油桿憑借其出色的耐腐蝕性能，能夠有效抵御這些惡劣環(huán)境的侵蝕，大大延長(zhǎng)了使用壽命。這不僅減少了設(shè)備更換的頻率，降低了成本，還提高了油氣開采的穩(wěn)定性和連續(xù)性。

其次，碳纖維抽油桿具有深抽提液的優(yōu)勢(shì)。其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能使得它能夠在更深的井層中發(fā)揮作用，突破了傳統(tǒng)鋼制抽油桿下深受限的瓶頸。這為油氣資源的充分開采提供了可能，尤其是對(duì)于那些深層、難開采的油氣儲(chǔ)層，碳纖維抽油桿成為了打開寶藏的關(guān)鍵鑰匙。

再者，節(jié)能降耗是碳纖維抽油桿的又一突出亮點(diǎn)。相比傳統(tǒng)鋼制抽油桿，碳纖維抽油桿下井千米也不易變形，采油時(shí)每千米噸油耗電量可下降三成左右。這對(duì)于油田企業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一個(gè)巨大的福音。在能源成本居高不下的今天，這一優(yōu)勢(shì)能夠顯著降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)企業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。


三、技術(shù)攻堅(jiān)：鑄就卓越品質(zhì)

碳纖維抽油桿的成功并非一蹴而就，而是經(jīng)過(guò)了無(wú)數(shù)次的技術(shù)攻堅(jiān)和不懈努力。勝利油田技術(shù)檢測(cè)中心作為項(xiàng)目的核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)之一，在碳纖維抽油桿的發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

面對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法體系缺失的難題，研發(fā)團(tuán)隊(duì)刻苦攻關(guān)，建立了碳纖維復(fù)合材料抽油桿檢測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法體系。這一體系的建立，如同為碳纖維抽油桿的質(zhì)量把控安裝了一雙敏銳的眼睛，實(shí)現(xiàn)了碳纖維抽油桿連續(xù)在線全截面檢測(cè)，為抽油桿的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。

在碳纖維抽油桿應(yīng)用過(guò)程中，桿體斷、裂等問題一度成為制約其發(fā)展的瓶頸。研發(fā)團(tuán)隊(duì)深入研究，從碳纖維固化時(shí)間、拉擠速度等生產(chǎn)工藝入手，全面測(cè)試分析各項(xiàng)參數(shù)對(duì)桿體綜合性能的影響規(guī)律。通過(guò)調(diào)整桿體結(jié)構(gòu)、優(yōu)化固化工藝等一系列措施，不斷提升產(chǎn)品性能，最終將斷、裂失效率由 36% 降為 0，使碳纖維抽油桿的質(zhì)量和可靠性得到了極大的提高。

碳纖維復(fù)合材料雖然抗腐蝕能力強(qiáng)，但在井下極端環(huán)境的長(zhǎng)期作用下，也存在老化、損傷的現(xiàn)象。


四、拓展應(yīng)用：釋放無(wú)限潛力

隨著研究的不斷深入，碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域得到了進(jìn)一步拓展，為油氣行業(yè)帶來(lái)了更多的驚喜和可能。

在集輸管道及容器的修復(fù)方面，碳纖維復(fù)合材料大顯身手。經(jīng)過(guò)持續(xù)攻關(guān)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新形成了碳纖維補(bǔ)強(qiáng)工藝、3D 復(fù)合材料罐頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)、原位修復(fù)增強(qiáng)一體化施工工藝等。這些創(chuàng)新技術(shù)突破了樹脂體系在水下等潮濕環(huán)境中無(wú)法固化的技術(shù)難題，使碳纖維能夠在集輸管道及容器的修復(fù)中發(fā)揮重要作用。

新材料的應(yīng)用不僅大幅降低了 “跑冒滴漏” 等安全環(huán)保事件發(fā)生的概率，而且有效減少了材料消耗、節(jié)省了作業(yè)費(fèi)用。與傳統(tǒng)修復(fù)工藝相比，無(wú)須停輸，修復(fù)效率提升兩倍以上。這為油田的安全生產(chǎn)和高效運(yùn)營(yíng)提供了有力保障。

此外，碳纖維復(fù)合材料扶正器也在油氣開采中發(fā)揮著重要作用。它耐腐蝕、強(qiáng)度高、摩擦系數(shù)低，可有效解決井下腐蝕與偏磨問題，在降低桿管報(bào)廢率、延長(zhǎng)油井免修期、提高生產(chǎn)時(shí)效等方面起到了關(guān)鍵作用。

碳纖維布在油罐的浮頂、罐頂加固補(bǔ)強(qiáng)方面也表現(xiàn)出色，特別是對(duì)于曲面、受彎構(gòu)件等復(fù)雜部位的施工作業(yè)，操作簡(jiǎn)便，有助于縮短工期、降低工程造價(jià)。


五、未來(lái)展望：引領(lǐng)行業(yè)新潮流

展望未來(lái)，碳纖維復(fù)合材料在油氣行業(yè)的應(yīng)用前景一片光明。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，其在提高能源開采效率、降低運(yùn)營(yíng)成本、促進(jìn)環(huán)境保護(hù)等方面展現(xiàn)出的巨大潛力，將進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)油氣行業(yè)向更加智能、高效、綠色的方向發(fā)展。

在提高能源開采效率方面，碳纖維復(fù)合材料有望通過(guò)不斷優(yōu)化性能，進(jìn)一步提高抽油桿的深抽能力和采油效率，為深層、難開采的油氣儲(chǔ)層開發(fā)提供更強(qiáng)大的技術(shù)支持。同時(shí)，在集輸管道及容器的修復(fù)和加固方面，持續(xù)創(chuàng)新的碳纖維技術(shù)將更好地保障油氣的安全輸送，減少泄漏和損耗。

在降低運(yùn)營(yíng)成本方面，碳纖維復(fù)合材料的輕質(zhì)特性將繼續(xù)降低設(shè)備的運(yùn)輸和安裝成本，節(jié)能降耗的優(yōu)勢(shì)也將為油田企業(yè)節(jié)省更多的能源費(fèi)用。此外，其長(zhǎng)壽命、低維護(hù)成本的特點(diǎn)，將進(jìn)一步降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

在促進(jìn)環(huán)境保護(hù)方面，碳纖維復(fù)合材料的耐腐蝕性能將減少因設(shè)備腐蝕而導(dǎo)致的泄漏和污染，為油氣行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。同時(shí)，隨著環(huán)境友好型材料的不斷發(fā)展，碳纖維復(fù)合材料有望與其他綠色材料相結(jié)合，共同打造更加環(huán)保的油氣開采和輸送體系。

總之，碳纖維復(fù)合材料以其卓越的性能為采油設(shè)備 “強(qiáng)筋健骨”，在油氣勘探開發(fā)的征程中綻放出耀眼的光芒。相信在未來(lái)，碳纖維復(fù)合材料將繼續(xù)引領(lǐng)行業(yè)新潮流，為我國(guó)油氣行業(yè)的蓬勃發(fā)展書寫更加輝煌的篇章。


來(lái)源：賢集網(wǎng)