碳纤维在海底油气田的应用概述
碳纤维复合材料已经走向了太空,那它是否也走向了深海呢?答案是肯定的。广阔的海洋是地球的宝藏,海底积累着大量的原油和天然气。开采油气田已经是一个国家资源获取的重要方式,在这个领域,也有碳纤维复合材料的身影。
碳纤维在海底油气田有哪些应用?
油气田的开采,涉及到方方面面的人和设备,其中生产井管、拉油杆、储藏槽、海底输油管、甲板等部件,都可使用碳纤维复合材料结合其他材料来制作。碳纤维管的生产分为拉挤成型工艺和缠绕成型工艺,其中拉挤成型可用到普通管材和连接管,而缠绕成型就可以用作储槽和压力容器的表面,还有各向异性的柔性管道等。海底油气田开采的多个管状零部件可以根据情况选择不同的生产工艺。
碳纤维在海底油气田应用的优势是什么?
1、重量轻:假设当前开采的油气田,需要建设一个1500m水深的钻井平台,配套的钢制系缆的质量就达6500顿左右。部分部位如果使用碳纤维复合材料替代,钢材1/4的重量优势一下子就体现了出来。不仅可以降低平台自重,还因此节约一定的建造费用。
2、抗疲劳:拉油杆在作业时,需要往复运动,管外海水压力和管内海水压力的不平衡,容易引起管道的疲劳断裂,若使用碳纤维拉油杆,可以有效解决该问题。
3、耐腐蚀:海水中盐分较高,呈现出弱碱性,钢材长时间浸泡在海水中,多少会出现一些腐蚀的问题。如果使用耐腐蚀的树脂,通过碳纤维的加强,可以起到更好的耐腐蚀作用。
纯梁油田中已经使用了碳纤维拉油杆
碳纤维拉油杆是由美国率生产并使用,早在20世纪90年代就已经出现,我国的碳纤维拉油杆成型较晚。在2001——2003年,我国在纯梁油田中使用碳纤维抽油杆和普通钢制抽油杆做了试点,使用碳纤维抽油杆能明显提高出油量,减少电机的载荷,相比之下更节能。而且碳纤维复合材料抽油杆比钢制抽油杆更耐疲劳,抗腐蚀性能更好,更适合应用在海底油田的开发中。
通过性能对比以及实际应用对比,我们可以发现碳纤维复合材料在海洋油气开采和陆地油气田的开发中的确有着不错的实用性价值。
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