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[作者:不詳] [日期:09-10-29 11:20:01] [熱度:]

[導讀:]技術國際領先 一排排牢固的鋼架上,一個個⌘扇形鐵塊在電機驅動下像打鐵般往復運動,帶動著抽油杆將石油從地下源源不斷抽出,這是在⌘許多採油區都可看到的抽油機工作時的情景。由於抽⌘油杆時常處於運動摩擦之中,對強度、韌性、耐腐蝕⌘性等性能要求很高,研究者們一直希望找到..

打開一片新天地-自主研⌘發碳纖維抽油杆

 

  近日,經勝利油田、大港油田、中原油田、遼河油田等多個油田先期實驗應用表明,由山東大學自主研發的「扁帶式柔性連續碳纖維複合材料抽油杆」(下稱碳纖維抽油杆)連續運行時間最長超過5年,技術達⌘國際領先水平,同時「扁帶式柔性連續碳纖維複合材料抽油杆及其接頭」獲得了中國發明專利權,「碳纖維複合材料在石油開採中的應用」項目獲得國家科技進步二等獎。
技術國際領先
    一排排牢固的鋼架上,一個個⌘扇形鐵塊在電機驅動下像打鐵般往復運動,帶動著抽油杆將石油從地下源源不斷抽出,這是在⌘許多採油區都可看到的抽油機工作時的情景。由於抽⌘油杆時常處於運動摩擦之中,對強度、韌性、耐腐蝕⌘性等性能要求很高,研究者們一直希望找到一種符合要求的材料。
「碳纖維抽油杆的研製成功,克服了⌘以往鋼製抽油杆易損易腐、壽命短等許多不足,取得了較為理想的實用效果。」國家「863」碳纖維專項研究項目課題負責人、山東大學教授朱波在接受中國智慧財產權報記者採訪時表示,碳纖維抽油杆不僅強度高、耐腐蝕,而且重量輕,是同長度鋼製抽油杆重量的1/20,截面積僅為鋼製抽油杆的1/5,這就相對減少了抽油杆工作時的阻力,使4000米以上⌘的超深井採油成為可能;長度連續,避免了採油過程中的活塞效應,極大降低了接頭斷脫機率,延長了抽油杆的使用壽命。
「所有這些優點,是由於碳纖維材料本身的特性決定的。」北京化⌘工大學教授趙東林向中國智慧財產權報記者介紹說,從專業角度講,當有機纖維或低分子烴氣體原料加熱至1500℃時,形成的含碳量93%以上的纖維狀碳材料就稱為碳纖維。因此,碳纖維及其複合材料具有高強度、低密度、耐高溫、耐腐蝕等特性。特別是與其他材料「嫁接」複合後,不僅可減輕重量,還可體現出「遺傳基因」的優秀綜合性能。
「碳纖維抽油杆柔韌性非常好,最小彎曲半徑僅0.35米,在生產和運輸中可進行盤繞,節省空間。」朱波表示,除了材⌘料本身的優點,使用碳纖維抽油杆還有利於機械化作業,節省工作時間,降低勞動強度,對於提高自動化管理水平和勞動效率有積極的意義。目前,我國自⌘主研發的碳纖維抽油杆項目已經具備了優良的綜合系統集成特性,綜合技術達⌘國際領先水平。
產業化前景廣闊
    從輕巧耐用的網球拍到採油生產的抽油杆,碳纖維製品正從科研機構的「深閨」走入大眾的生活與工作。趙東林介紹,碳纖維⌘廣泛應用於航空航天、文體用品、紡織機械、醫療器械、生物工程、建築材料等方面。目前,世界上只有日本、美國、德國、俄羅斯⌘和中國等少數國家具備碳纖維材料的研發和生產能力。國際市場對碳纖維需求逐年上升,價格從幾年前的每磅5美元上漲到現在的20多美元,提高了近4倍。據統計,2007年,全球碳纖維產量總計為3萬噸,而我國進口量高達8000多噸,超過世界總量的25%。因此,碳纖維⌘材料及其製備工藝核心技術的自主研發顯得十分迫切。
朱波談到,為給採油設備提供綜合解決方案,在碳纖維抽油杆技術系統的研發過程中,課題組⌘還自主研發了配套的碳纖維複合材料扶正器、多種可⌘靠聯接頭及其裝配操作臺,並結合油井地礦條件、抽油機⌘械的規格及碳纖維抽油杆的特性,自主研發了相應的現場作業及系統優化軟體,並開發了較為完善的生產工藝,具備了產業化基礎。
目前,碳纖維抽油杆的實用價值已在應用中顯現。朱波表示,碳纖維抽油杆先期實驗應用油井累計數百口,實驗井深最深2800米,在油田的高腐蝕油井中,碳纖維⌘抽油杆壽命比鋼製抽油杆壽命高5倍至8倍。實驗測⌘試結果表明,使用碳纖維抽油杆,節電可達30%以上,產油量提高1/3以上,經濟效益顯著,而且生產過程無汙染,碳纖維抽油杆廢杆還可回收再利用。
說起碳纖維抽油杆的應用前景,朱波信心十足,我國正在開採和尚未開採的油井大約有30萬口,碳纖維⌘抽油杆的應用率按10%計算,則需3萬根,按每根使用壽命3年計算,則每年需要1萬根。如果建設年產1000根、每根2000米的抽油杆生產裝置,則年產值將超過1億元。碳纖維抽油杆如果能在油田系統大量使用,則可帶動和促進相關產業的快速發展,創造可觀的社會效益和經濟效益。
據朱波介紹,「對碳纖維材料的研究,重要的還在於突破國外封鎖,不斷拓展應用領域,形成自⌘主智慧財產權,發展民族產業。目前,包括參與先期實驗的油田以及大慶、江漢、新疆等⌘多家油田負責人均表示,希望應用自主研發的國產碳纖維抽油杆。」

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