Saugstab aus kohlenstofffaserverstärktem Polymerverbundwerkstoff

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Da die Öl- und Gasförderung immer weiter voranschreitet und komplexe Bohrbedingungen wie tiefe Bohrlöcher, abgelenkte Bohrlöcher und stark korrosive Bohrlöcher erreicht, werden Sauggestänge aus kohlenstofffaserverstärktem Polymerverbundwerkstoff aufgrund ihrer Vorteile wie geringes Gewicht, Korrosionsbeständigkeit und Ermüdungsbeständigkeit zu einer wichtigen Lösung für die Verbesserung der Effizienz und die Reduzierung des Energieverbrauchs auf Ölfeldern sowie für die Öl- und Gasförderung.

Im Vergleich zu herkömmlichen Sauggestängen aus Stahl handelt es sich bei Sauggestängen aus nichtmetallischem Verbundwerkstoff um ein Verbundprodukt aus Kohlefaser als Verstärkungsmaterial und Harz als Matrix, das im Pultrusionsverfahren unter Verwendung von Hochleistungsverbundwerkstoffen hergestellt wird. Als Ölfeld-Saugstab und Ölbrunnen-Saugstab kann der Saugstab aus Kohlefaserverbundwerkstoff rauen Bohrlochbedingungen standhalten und die Energieeffizienz verbessern.

Technische Prinzipien

Das Kohlefaserkabel wird zunächst mit flüssigem Harz getränkt, wobei das Harz jedes Kohlefaserfilament gleichmäßig umhüllt.

Vorformen: Die harzimprägnierten Kohlenstofffasern werden sauber angeordnet und zunächst geformt;

In eine erhitzte Form drücken: Die Form erhitzt sich und das flüssige Harz durchläuft eine chemische Vernetzungs- und Härtungsreaktion, die sich von einer viskosen Flüssigkeit in einen harten Feststoff verwandelt.

Abschließend: Die Kohlenstofffasern werden durch das ausgehärtete Harz eingekapselt und miteinander verbunden, wodurch ein vollständiger linearer Verbundmaterialstab entsteht, der dann gezogen und zum fertigen Produkt gewickelt wird.

carbon fiber reinforced polymer sucker Rod

Vorteile

Ausgezeichnete Ermüdungsbeständigkeit

Bei der Ölfeldförderung unterliegen Verbundsauggestänge für Stabpumpsysteme einer kontinuierlichen Auf- und Abbewegung und sind zyklisch wechselnden Zugkräften ausgesetzt. Saugstangen aus Stahl haben eine kristalline Struktur und entwickeln bei wiederholter Belastung allmählich Risse. In Kombination mit der kontinuierlichen Korrosion durch Bohrlochmedien breiten sich diese Risse aus und führen schließlich zum Bruch des Stabs und zu häufigen Ausfallzeiten für Wartungsarbeiten. Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffe, denen eine metallische Kristallstruktur fehlt, neigen weniger zur Rissbildung unter hin- und hergehenden Zugbedingungen, was zu einer längeren Lebensdauer führt.

Überlegene spezifische Stärke

Der Saugstab aus Kohlefaserverbundwerkstoff wird in einem kontinuierlichen, unidirektionalen Pultrusionsverfahren mit hohem Kohlenstoffgehalt hergestellt und hat eine Materialdichte, die nur ein Fünftel der von Stahl beträgt, während seine Zugfestigkeit bis zu zehnmal so hoch ist wie die von Stahl, was zu einem erheblichen Vorteil bei der spezifischen Festigkeit führt. Unter den gleichen Zugspannungsbedingungen im Bohrloch reduziert das leichte Sauggestänge das Eigengewicht des Gestängestrangs, wodurch die Belastung der Pumpeinheit verringert und die Energieeffizienz des Ölfelds erheblich verbessert wird.

Korrosionsbeständigkeit

Diese korrosionsbeständige Saugstange besteht aus einem nichtmetallischen Verbundwerkstoff und ist von Natur aus beständig gegen korrosive Medien, die häufig in Ölfeldgasen vorkommen, wie z. B. Sole, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff. Im Vergleich zu herkömmlichen Saugstangen ist keine zusätzliche Wartung der Beschichtung erforderlich, wodurch die Wartungskosten gesenkt werden.

Anwendungsgebiete

Saugstäbe aus kohlenstofffaserverstärktem Polymerverbundwerkstoff werden häufig verwendet in:

Künstliche Auftriebsanwendungen
Ölbrunnen-Pumpsystem
Stangenölpumpsystem
Schwerölproduktionsbetriebe
Tiefbrunnenproduktion
Korrosive Ölfeldumgebung

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