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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，有杆泵腐蚀井约319口。临盘平均矿
2、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，避免抽油杆的腐蚀，提高抽油井的系统效率，延长检
3、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
4、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（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
5、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
6、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22mm、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
7、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.
8、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
9、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：
10、为抗磨扶正装置倍（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2.41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
11、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（88.9mm+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
12、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。,
