节能防腐耐磨抽油杆节能防腐耐磨抽油杆 一、前言一、前言二、名称解释二、名称解释三、技术特点三、技术特点四、性能对比四、性能对比五、发展前景五、发展前景 随着油田开发的不断深入、井筒状况的日趋复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、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：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，延长检泵周期 一、前言一、前言二、名称解释二、名称解释三、技术特点三、技术特点四、性能对比四、性能对比五、发展前景五、发展前景 二、名称解释二、名称解释节能、防腐、耐磨抽油杆：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、前言一、前言二、名称解释二、名称解释三、技术特点三、技术特点四、性能对比四、性能对比五、发展前景五、发展前景 三、技术特点三、技术特点（主要由以下八个特点）（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 ），即杆柱自重减轻即杆柱自重减轻（根据（根据““奥金奥金格疲劳图格疲劳图””或或““古德曼系数古德曼系数””校核抽油杆疲劳强度验证确定）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10—25％一、节能、降耗：一、节能、降耗： 二、耐磨：二、耐磨：⑴ 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 ⑵ 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、防腐三、防腐： 杆体表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：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：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：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：七、寿命长： 由新型复合材料包裹抽油杆本体，可同时延长抽油杆和油管的使用寿命，延长抽油井的免修期八、可重复、修复使用八、可重复、修复使用 一、前言一、前言二、名称解释二、名称解释三、技术特点三、技术特点四、性能对比四、性能对比五、发展前景五、发展前景 四、性能对比四、性能对比（（与目前常用的对比）与目前常用的对比） 1、与连续杆对比、与连续杆对比⑴ 省掉繁重的专用配套设备，节约了设备成本 ⑵ 材料的粗糙度和摩擦系数优于连续抽油杆钢质材料与复合材料的对比数据钢质材料与复合材料的对比数据材料表面粗糙度滑动摩擦系数钢0.0460.33复合材料0.0150.2注：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、与普通杆对比 ⑴ 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杆柱直径整体降低一个等级； （根据（根据“奥金格疲劳图奥金格疲劳图”或或“古德曼系数古德曼系数”校核抽油杆疲劳强度校核抽油杆疲劳强度验证确定验证确定) （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1.0×10kg／m3），即可得出抽油杆在液体中的重量减轻。
（注：（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1.5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：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、与抗磨扶正装置对比⑴ 摩擦性能：优于涂镀层和45号钢扶正器；⑵ 过流面积大：为抗磨扶正装置1.5-2.0倍（ ￠ 73mm油管）⑶ 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；⑷ 抽油机负荷明显降低，可以节能 4、与内衬油管对比、与内衬油管对比 ⑴ 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：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、与螺杆泵使用杆对比⑴ 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；⑵减轻管、杆偏磨：杆体的抗屈服强度、抗弯曲性和稳定性有明显的提高，使杆体变形系数降低，减轻杆的减轻杆的横向不规则摆动横向不规则摆动；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 主要应主要应用单位用单位应用前应用前平均周平均周期期应用后应用后平均周平均周期期周期周期延长延长优点优点缺点缺点KDKD级抽油杆级抽油杆胜利胜利采油厂采油厂251251417417166166使用简单，管杆柱未增使用简单，管杆柱未增加额外工具加额外工具外表与外表与D D级抽油杆无差别，容级抽油杆无差别，容易混杂。
易混杂外包式抽油杆外包式抽油杆东辛东辛采油厂采油厂208208483483275275彻底隔离油井介质与抽彻底隔离油井介质与抽油杆的接触，避免抽油油杆的接触，避免抽油杆腐蚀外包层易损坏，对运送、起外包层易损坏，对运送、起下、保管的要求高下、保管的要求高套加缓蚀剂套加缓蚀剂临盘临盘采油厂采油厂218218766766160160药剂能得到及时补充，药剂能得到及时补充，抽油泵、地面管线可以抽油泵、地面管线可以同时收益同时收益不同加药方式的效果差异大，不同加药方式的效果差异大，尤其是人工加药，受人为因尤其是人工加药，受人为因素影响大素影响大杆式固体缓蚀剂杆式固体缓蚀剂（防腐杆）（防腐杆）胜利胜利采油厂采油厂213213397397184184使用简单使用简单不适合高液量井，起效慢，不适合高液量井，起效慢，药剂量少药剂量少管式固体缓蚀剂管式固体缓蚀剂东辛东辛采油厂采油厂2392394524528383抽油泵同时收益抽油泵同时收益不适合高温大排量井不适合高温大排量井优缺点对比优缺点对比 类型类型效果效果费用（元费用（元/ /m））后期管理后期管理备注备注φ25φ22φ19KD级级胜采平均延长胜采平均延长166166天，抽油杆仍有腐蚀天，抽油杆仍有腐蚀363629292424易和易和D D级杆混合，要级杆混合，要求单独存放。
求单独存放选井试验选井试验外包抽油杆外包抽油杆东辛平均延长东辛平均延长275275天，现河比未配套时天，现河比未配套时延长延长176176天，继续有效天，继续有效44.244.239.539.537.837.8在清洗、运送过程在清洗、运送过程中避免损坏外包层中避免损坏外包层选井试验选井试验氮化氮化现河提出后普通杆有腐蚀，渗氮短节现河提出后普通杆有腐蚀，渗氮短节无腐蚀无腐蚀52.552.535.935.928.228.2易和易和D D级杆混合，要级杆混合，要求单独存放求单独存放继续试验继续试验镍磷镀镍磷镀胜采，在观察中胜采，在观察中555544.244.236.836.8 镀渗钨镀渗钨东辛试验东辛试验7070口井，口井，3232口井杆断口井杆断 钨合金钨合金现场未使用现场未使用707061615454 镀铬镀铬现场未使用现场未使用170-180170-180元元/ /m D级抽油杆级抽油杆 27.527.522.122.118.418.4 各种防腐抽油杆的效果、费用对比各种防腐抽油杆的效果、费用对比 一、前言一、前言二、名称解释二、名称解释三、技术特点三、技术特点四、性能对比四、性能对比五、发展前景五、发展前景 四、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。