张雷 张中慧 郑强 王慧莉 刘晓玲

(胜利油田分公司石油工程技术研究院)

0 引 言

随着碳纤维材料应用的普及与制造成本的降低，近年来碳纤维抽油杆在国内各油田得到了规模性应用。碳纤维抽油杆材料密度低，可以显著减小悬点载荷，有利于实现油井深抽，使原来钢质杆抽油系统无法开采的深层低渗透油藏得到高效开发；碳纤维抽油杆耐腐蚀，适应于腐蚀性产出液的油井抽油系统(当碳纤维抽油杆柱应用于腐蚀性产出液油井时，一般采用泵下加重的组合杆柱，即采用特殊结构的抽油泵，泵上采用碳纤维抽油杆柱，泵下采用钢质抽油杆柱进行加重)，并在实际应用中取得了良好的效果。现场试验结果表明，碳纤维杆抽油系统不仅适应于深抽、腐蚀性油井抽油，而且还具有显著的节能效果[1-4]。但相关文献[1-4]并没有深入研究碳纤维杆抽油系统的节能机理。有关文献[5-7]也仅研究了碳纤维-钢混合杆柱的纵向振动与超冲程。尽管普遍认为减小抽油杆柱质量可以降低系统输入功率，但目前尚未系统分析杆柱质量减小对系统节点能效与单元效率的具体影响。

碳纤维杆抽油系统降低系统能耗的有利因素为：与钢质抽油杆比较，碳纤维抽油杆柱直径有所减小，同时没有接箍，能够降低杆柱液体摩擦功率损失，有利于提高井下生产效率与抽油杆柱效率；碳纤维抽油杆柱能产生一定的超冲程，有利于提高井下生产效率；碳纤维抽油杆柱质量显著减小，有利于减小悬点载荷，能够降低地面传动系统摩擦副的能量损失，有利于提高地面效率。……