1 玻璃鋼桿簡介
玻璃鋼抽油桿全稱是玻璃纖維增強(qiáng)塑料抽油桿,是由樹脂和玻璃纖維按一定比例,通過專門的拉擠和固化工藝制作而成的;它是由玻璃鋼桿體和兩端帶螺紋的鋼接頭用高粘度環(huán)氧樹脂粘合劑粘接而成,該鋼接頭符合API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抽油桿接頭尺寸、材料和結(jié)構(gòu)。
玻璃鋼抽油桿是在70年代中后期玻璃鋼工業(yè)發(fā)達(dá)的美國首先開始研究的,1978年飛波公司最終解決了一系列技術(shù)難題,把這一新產(chǎn)品推上了實(shí)用階段,1989年獲得美國專利,并將產(chǎn)品推向了市場。1989年前后,在大慶、遼河等油田進(jìn)口了數(shù)千米玻璃鋼抽油桿試用,取得了良好的效果。1992年,我國沙市、秦皇島等地引進(jìn)生產(chǎn)線,進(jìn)行試生產(chǎn),并于當(dāng)年在吉林油田下井深抽,取得成功。1994年,文留油田引進(jìn)了玻璃鋼抽油桿,首先在文13-142井上使用,目前已陸續(xù)在46口油井中下入了玻璃鋼抽油桿,應(yīng)用后增油效果十分明顯。
2 玻璃鋼桿的主要特性
作為一種加深泵掛的手段,玻璃鋼抽油桿同普通鋼制抽油桿相比有以下特點(diǎn):
2.1 優(yōu)點(diǎn)
2.1.1 質(zhì)量輕:
玻璃鋼桿的密度為1.92g/cm3,約為鋼抽油桿的三分之一(鋼抽油桿的密度為7.85g/cm3),可以大大降低抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷,因此可以運(yùn)用功率小的電動機(jī)、較小的變速箱、較小的平衡塊、較輕便的結(jié)構(gòu)形式,從而達(dá)到節(jié)約電能、提高綜合效率的目的。
2.1.2 彈性好:
玻璃鋼桿的彈性模量為(4.0-6.0)×104MPa,僅為鋼質(zhì)抽油桿的四分之一左右(鋼抽油桿的彈性模量2.1×105MPa),這樣可以延長抽油桿的使用壽命,還可以增加抽油泵柱塞的有效沖程,達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)增液的目的。
2.1.3 抗腐蝕能力強(qiáng):
玻璃鋼桿具有良好的抗腐蝕性、耐疲勞特性;玻璃鋼桿端接頭采用具有抗腐蝕性能的鋼材制成,桿體主要由無堿、無捻玻璃纖維與熱固性樹脂充分浸潤后經(jīng)預(yù)熱固化而成,是電的非導(dǎo)體,在鹽水及含有二氧化碳、硫化氫等環(huán)境下實(shí)驗(yàn),無腐蝕現(xiàn)象。這樣可以減少因腐蝕造成抽油桿斷裂而上作業(yè)的情況,達(dá)到減少作業(yè)成本和增產(chǎn)創(chuàng)效的目的。
2.1.4 強(qiáng)度高:
玻璃鋼桿的抗拉強(qiáng)度為810MPa,達(dá)到了D級鋼桿的抗拉強(qiáng)度,短期最大應(yīng)力可達(dá)300MPa,最大載荷可達(dá)15t。
2.1.5防蠟效果好:
玻璃鋼桿最外層是樹脂,表面光滑,具有親水憎油的特點(diǎn),可以減少熱洗次數(shù),從而降低采油成本。
2.2 缺點(diǎn)
2.2.1抗壓性能差:
玻璃鋼桿不能承受壓應(yīng)力,在壓應(yīng)力作用下,玻璃纖維和熱固樹脂間粘合鍵就會變?nèi)?,如果壓?yīng)力過大超過玻璃鋼抽油桿的承受載荷后,玻璃纖維就會斷裂,造成桿體破損,導(dǎo)致玻璃鋼桿斷裂,這樣會造成作業(yè)成本升高。
2.2.2 扭性能差:
玻璃鋼桿的抗扭強(qiáng)度為0.14KN.m,與鋼桿相比,其抗扭性能差得很遠(yuǎn)(D級鋼桿的抗扭強(qiáng)度為6.73KN.m)。
2.2.3 硬度低:
玻璃鋼桿主要是由玻璃纖維和樹脂組成的,二樹脂的硬度比鋼的硬度低,在玻璃鋼桿與鋼體接觸時,首先會將樹脂磨掉,然后桿體中的玻璃纖維斷裂而使玻璃鋼桿失效。
3 玻璃鋼桿抽油技術(shù)的選井原則
1、選井時應(yīng)充分考慮油井的供液能力,目的是保證供液穩(wěn)定,防止發(fā)生抽空現(xiàn)象,避免玻桿過早失效。
2、對于液面高、能量充足的油井,采用玻桿結(jié)合大泵深抽強(qiáng)采,以減少桿柱自重,降低驢頭載荷,加大泵掛深度,提液降耗。
3、對于腐蝕嚴(yán)重或鋼桿頻繁斷脫的井采用玻桿,一方面可以防腐,另一方面可以降低徑向和軸向載荷,從而減少斷脫事故。
4、對于用普通鋼桿深抽后,地面設(shè)備超載的井,采用玻桿降低油井負(fù)荷,使現(xiàn)有的地面設(shè)備滿足生產(chǎn)的需要。
5、嚴(yán)禁在“狗腿狀”井段和井斜大于7°井段應(yīng)用玻桿,避免玻桿和油管內(nèi)壁摩擦而使玻桿過早失效。
6、盡量不在出砂井、結(jié)鹽井、稠油井上應(yīng)用玻桿。
7、井液溫度不高于1160C。
8、盡量不在新投井上應(yīng)用玻桿;由于井下情況復(fù)雜,新井射開油層后,在未生產(chǎn)前,其生產(chǎn)狀況無法準(zhǔn)確判斷和掌握。
4 玻璃鋼桿的優(yōu)化設(shè)計
為使所選抽油井施工后達(dá)到預(yù)期效果,堅持每口井都進(jìn)行優(yōu)化組合,遵循以下設(shè)計原則:
4.1 根據(jù)油層供液能力,使沉沒度盡可能保持在300-500m之間來保證增油效果。
4.2 由于所選井地層比較深且滲透性低,一般泵徑要選擇Ф38mm泵。
4.3 采用玻璃鋼抽油桿在上,鋼桿在下的桿柱組合,組成一套近似彈簧的質(zhì)量振動體系,使玻璃鋼桿始終處于拉伸狀態(tài),保證玻璃鋼桿不受軸向壓力。
4.4 合理優(yōu)化抽油桿柱組合,讓鋼桿占50%左右,盡量減少沖程損失。
5 玻璃鋼桿的配套技術(shù)
玻璃鋼桿具有重量輕、抗腐蝕性強(qiáng)、彈性好等優(yōu)點(diǎn),但若配套技術(shù)不合理,其優(yōu)越性就得不到充分發(fā)揮,所以要求必須搞好玻璃鋼桿的配套技術(shù),目前主要配套技術(shù)有:混合桿柱OSP優(yōu)化設(shè)計軟件技術(shù)、混合桿柱診斷軟件技術(shù)以及玻璃鋼桿專用提筒、井口保護(hù)裝置、玻璃鋼桿打撈器等專用工具。
6 玻璃鋼桿抽油技術(shù)的應(yīng)用效果及效益
使用玻璃鋼抽油桿可以降低抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷,減少能耗,增加抽油泵下入深度,并且在抽油機(jī)參數(shù)與下井桿柱等相互配合下可實(shí)現(xiàn)抽油泵柱塞抽吸超行程而提高泵效,文留油田自2001年10月份開始,截止2004年12月份共應(yīng)用玻璃鋼桿抽油技術(shù)46井次,工藝有效率100%,平均泵掛由原來的1946.5m增加到2345.8m,平均泵效提高了7.3%,檢泵周期延長了102天,累計增液量13.56萬噸,累計增油量4.57萬噸,累計節(jié)電463.4萬度,凈創(chuàng)效益5632.8萬元,投入產(chǎn)出比達(dá)1:4.5,取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
7 結(jié)論
7.1 應(yīng)用玻璃鋼抽油桿后增產(chǎn)效果明顯,泵效提高顯著。
7.2 玻璃鋼抽油桿與鋼桿結(jié)合使用,不但可以達(dá)到深抽增產(chǎn)的目的,還可以節(jié)能。
7.3 玻璃鋼抽油桿在防蠟和抗腐蝕方面優(yōu)越于鋼桿