Was ist eine Kohlefaser-Saugstange?

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Kohlefaser-Saugstangen sind Verbundwerkstoffe aus Kohlefasern als Verstärkung und Harz als Matrix. Konkret werden sie unter Verwendung hochfester Polyacrylnitril-Kohlenstofffaserfilamente als Verstärkung und Epoxidharz oder Vinylesterharz als Matrixmaterial im Pultrusionsverfahren hergestellt.

Kohlefaser-Saugstangen sind leicht, haben eine hohe spezifische Festigkeit und einen hohen spezifischen Modul. Ihr spezifisches Gewicht beträgt weniger als ein Viertel desjenigen von Stahl, ihre spezifische Festigkeit beträgt etwa das 7- bis 12-fache des Stahls und ihr spezifischer Modul beträgt etwa das 3- bis 5-fache des Stahls.

Saugstangen aus Kohlefaser weisen eine hohe Ermüdungsfestigkeit auf, die Stahl deutlich überlegen ist, und eine lange Lebensdauer, wodurch sie sich besonders für die hin- und hergehenden Bewegungsbedingungen von Saugstangen eignen. Darüber hinaus verfügen sie über eine hohe Korrosionsbeständigkeit, sind resistent gegen Säuren und Laugen und haben eine deutlich längere Lebensdauer im Meerwasser als Stahlbauteile. Sie widerstehen wirksam korrosiven Umgebungen mit hoher Mineralisierung und hohem Schwefelgehalt in Bohrlöchern. Darüber hinaus verfügen Saugstäbe aus Kohlefaser über hervorragende thermische Eigenschaften und sind beständig gegen hohe Temperaturen (bis zu 180℃).

Strukturell werden Kohlefaser-Saugstangen üblicherweise aus einer dreischichtigen Struktur (innere Kohlefaser, mittlere Schicht und äußere Glasfaser mit hohem Modul) hergestellt, die in einem einzigen Prozess gewickelt und dann ausgehärtet wird. Einige Produkte sind auch in flexiblen Streifen- oder Kreisquerschnittsformen erhältlich.

Vergleichstestdaten mit gewöhnlichen Saugstangen aus Stahl zeigen, dass die durchschnittliche Aufwärtsströmung von Kohlefaser-Saugstangen etwa 33 % der von Stahlstangen beträgt, die Abwärtsströmung etwa 45 %, die durchschnittliche maximale Belastung etwa 63,9 % und die durchschnittliche minimale Belastung etwa 59,6 %.

Kohlefaser-Saugstangen werden hauptsächlich in Ölfeld-Stangenpumpen-Produktionssystemen als Ölfeld-Saugerstange und Ölbrunnen-Saugstange verwendet und eignen sich besonders für raue Arbeitsbedingungen mit hohen Förderschwierigkeiten, wie z. B. Tiefbrunnen, Ultratiefbrunnen, korrodierte Brunnen und ungleichmäßig geschliffene Brunnen. Diese korrosionsbeständigen Saugstangen und leichten Saugstangen bieten wichtige Vorteile: Energieeinsparung und Verbrauchsreduzierung (bis zu 18 % bis 50 % Energieeinsparung), ermöglichen eine tiefere Bohrlochförderung, ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit für eine deutlich längere Lebensdauer (durchschnittlicher Pumpeninspektionszyklus korrodierter Bohrlöcher um das 1,5-fache verlängert), höhere Ölförderung und einfache Installation – kein Spleißen erforderlich, mit Einzelstangenlängen von bis zu 3000–5000 Metern.