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胜利油田碳纤维抽油杆,综合技术达到国际领先水平

上海石化开展了"AN共聚物规模化控制合成(863)"、"PAN链结构设计与过程控制(973)"等国家和中国石化重大科技攻关,对碳纤维生产关键核心技术掌握较为渗透,创新手段和能力国内一流。采用独特NaSCN法溶剂路线,开发集成了三元水相共聚、链结构控制、溶解及脱泡精滤、凝固成型均质化、干燥致密化、能源综合利用以及有害气体达标治理排放等多项创新专利及专有技术。建成首期500吨/年碳纤维产业化装置,已累计生产原丝5114吨、碳纤维1110余吨。已在碳纤维抽油杆、病险化工管道及土木工程修复加固、部分CFRP部件,大飞机、汽车、轨道交通车辆等部件实现产业化或示范应用。




新大管业采用上海石化碳纤维/玻璃纤维混杂增强超韧环氧树脂,研发了连续拉挤/编织工艺,杆体质量实现在线监控,制备出耐腐蚀、轴向抗拉、防劈裂、抗径向高层间剪切结构功能一体化碳杆,一次成型长度≥5000米。


新大管业设计研制了专用起下作业设备,由滚筒提供主要动力,注入器配合,通过多系统同步智能控制,实现碳杆的高效、连续、自动起下,下井最高速度达到30米/分钟。研制了低载荷长冲程抽油机、泵下加重抽油泵、碳/钢高强快速连接接头等专用举升装备,实现了举升"机、杆、泵"一体化配套,最大限度发挥碳杆质轻、高强、耐腐蚀、作业速度快的优势。



杆柱设计软件及在线监测系统开发:胜利油田开发了专用混合杆柱设计软件,实现了碳杆/金属加重杆合理配比与参数优化,提高了油井产量,降低了举升能耗,现场应用准确率≥90%。开发了碳杆在线监测系统,有效监测生产、作业过程中杆体性能,保证采油系统高效运行。碳纤维工艺独特,质量达标,率先达到上海地区最严环保超净排放标准。碳杆及其应用综合技术达到国际领先水平。

中国石化发挥内部研发及产业化转化优势,挖掘油气田领域的需求,在开发碳纤维的同时布局开发碳纤维应用。行业评价:尽管碳纤维抽油杆的概念来自发达国家,但并未实现商业化应用,中国石化组织了产学研用的深度合作,从碳纤维、抽油杆成型工艺,推广到油井应用,整改、调整作业方式,最终将碳纤维复合材料抽油杆的理论优势变成了油田的实际效益,是个重大的系统工程成就。已累计生产碳纤维抽油杆76万米,下井500余口,应用碳纤维约120吨,成为碳纤维新材料开发、应用新材料提升传统产业并取得成效的行业成功案例。

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