碳纖維復合材料在石油工程中的應用
點擊數(shù):8412021-05-22 10:52:53 來源: 重慶/貴州/四川玻璃鋼【貯罐 儲罐 脫硫 凈化塔】一體化智能泵站-重慶市雙時玻璃鋼有限公司
碳纖維是一種纖維狀的碳材料,最大的特點就是輕質(zhì)高強,密度不到鋼的1/4,但拉伸強度是普通鋼的7~9倍。具有優(yōu)異的耐腐蝕性和耐高溫性,并且還具有與銅相似的導電性能,是集優(yōu)良的電學、熱學和力學性能于一體的新型材料。一體化泵站、一體化預制泵站、玻璃鋼貯罐、玻璃鋼儲罐、玻璃鋼管道、環(huán)氧地坪、玻璃鋼防腐。碳纖維是在1000℃以上的惰性氣體中,利用高溫分解法對有機纖維(聚丙烯腈、瀝青等)進行燒制,去除纖維中除碳以外的其他元素即得到碳纖維。碳纖維一般不單獨使用,而是作為增強材料,添加到樹脂、金屬、陶瓷或者是混凝土當中構(gòu)成復合材料,其中應用最多的是碳纖維增強樹脂。碳纖維從誕生到現(xiàn)在,已經(jīng)廣泛應用于航空航天、高端工程裝備、重大基礎(chǔ)建設(shè)結(jié)構(gòu)工程、壓力容器以及體育休閑用品等領(lǐng)域。一體化泵站、一體化預制泵站、玻璃鋼貯罐、玻璃鋼儲罐、玻璃鋼管道、環(huán)氧地坪、玻璃鋼防腐。
在抽油桿中的應用
在油氣開采業(yè)中,抽油桿是采油系統(tǒng)的主要部件,傳統(tǒng)的鋼制抽油桿在柔韌性和抗腐蝕性方面存在不足,在開采“三高井”或超深井時損耗較大,相比之下,碳纖維材料抽油桿由于其出色的力學性能和機械強度,在油氣開采業(yè)正得到廣泛應用。目前,碳纖維抽油桿已經(jīng)在國內(nèi)很多油田得到廣泛應用,中國石油集團大港油田、中國石化集團勝利油田等油田都開展了碳纖維抽油桿技術(shù)推廣。2015年,由中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院江漢機械研究所研制開發(fā)的碳纖維連續(xù)抽油桿作業(yè)機在新疆油田完成首次下井試驗。試驗在位于新疆油田采油二廠五區(qū)553 井區(qū)的克503井進行,該井深2068 m,設(shè)計使用碳纖維連續(xù)抽油桿1080m,泵掛深度1799.47m,下入抽油泵后反復循環(huán)抽水作為模擬抽油試驗。試驗的成功有望解決深井、超深井和腐蝕井的開采難題,對于降低抽油井能耗和提高抽油效率具有重大意義。一體化泵站、一體化預制泵站、玻璃鋼貯罐、玻璃鋼儲罐、玻璃鋼管道、環(huán)氧地坪、玻璃鋼防腐。
在超高壓連續(xù)管中的應用
一體化泵站、一體化預制泵站、玻璃鋼貯罐、玻璃鋼儲罐、玻璃鋼管道、環(huán)氧地坪、玻璃鋼防腐。碳纖維復合連續(xù)管由碳纖維增強環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)層和熱塑性內(nèi)襯構(gòu)成,外部由耐磨熱塑性材料包覆。目前,2in常規(guī)連續(xù)管QT-1000的破裂壓力僅為140MPa,不能滿足超高壓水射流鉆井技術(shù)的需要。而商業(yè)應用的碳纖維復合管破裂壓力能夠達到207MPa,滿足超高壓水射流作業(yè)要求。一體化泵站、一體化預制泵站、玻璃鋼貯罐、玻璃鋼儲罐、玻璃鋼管道、環(huán)氧地坪、玻璃鋼防腐。
一體化泵站、一體化預制泵站、玻璃鋼貯罐、玻璃鋼儲罐、玻璃鋼管道、環(huán)氧地坪、玻璃鋼防腐。海洋中蘊藏著豐富的油氣資源,油氣勘探開發(fā)正在由陸地向海洋,由淺海大陸架逐漸向深海延伸。然而,海洋中環(huán)境復雜多變,復雜的海水含鹽量很高,對設(shè)備設(shè)施具有極強的腐蝕性,很多設(shè)備設(shè)施都是以鋼材料為主,這就無形中增加了開采成本,同時也加大了作業(yè)風險。碳纖維材料的低密度、高性能、高強度能夠有效緩解鋼制材料在深海環(huán)境所承受的重量和壓力載荷。在深海油田所使用的平臺臍帶纜、錨固纜繩和油井口連接到平臺的管材(立管)都可以用碳纖維材料部分代替,這樣能夠有效降低平臺的重量以及所承受的壓力,節(jié)約成本。一個1500 m的深海作業(yè)平臺,鋼制纜繩使用量大約為6500t,如果用碳纖維材料纜繩替代能夠減少1/6的重量,并且相比于鋼制材料,碳纖維材料的使用深度能提高一倍,而且碳纖維材料的柔韌性也更便于運輸和施工作業(yè)。一體化泵站、一體化預制泵站、玻璃鋼貯罐、玻璃鋼儲罐、玻璃鋼管道、環(huán)氧地坪、玻璃鋼防腐。
一體化泵站、一體化預制泵站、玻璃鋼貯罐、玻璃鋼儲罐、玻璃鋼管道、環(huán)氧地坪、玻璃鋼防腐。碳纖維及其復合材料在石油工程領(lǐng)域具有廣闊的應用前景,國內(nèi)制約碳纖維發(fā)展的決定性因素是生產(chǎn)技術(shù)瓶頸,產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)量和成本導致缺乏市場競爭力,因此亟待解決技術(shù)問題,發(fā)展高級別產(chǎn)品。只有在技術(shù)上取得突破,才能提高市場競爭力,打破國際壟斷。一體化泵站、一體化預制泵站、玻璃鋼貯罐、玻璃鋼儲罐、玻璃鋼管道、環(huán)氧地坪、玻璃鋼防腐。石油企業(yè)應與相關(guān)高校和科研院所加強合作,聯(lián)合開展碳纖維復合材料的攻關(guān)研究。同時,國家應當加大對碳纖維行業(yè)的扶持力度,鼓勵石油企業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)碳纖維材料,提高企業(yè)的自主創(chuàng)新能力,使企業(yè)能夠擁有自主技術(shù)和知識產(chǎn)權(quán)。一體化泵站、一體化預制泵站、玻璃鋼貯罐、玻璃鋼儲罐、玻璃鋼管道、環(huán)氧地坪、玻璃鋼防腐。