自体及对油管的磨损
•抗疲劳性能好，经100Hz、26～80kN交变 载荷、 107 次的疲劳实验后，剩余强度仍有 90% （同样条件下，钢杆的剩余强度仅为 30%～40%），高耐磨性和抗疲劳性和抗腐 蚀性，可延长杆体使用寿命，适宜在腐蚀性 环境中长期使用
BST®纤维增强复合材料连续抽油杆技术特点
•纤维增强复合材料抽油杆与金属杆 件连接时，只需要始末端的两个金属
BST®
纤维增强复合材料 连续抽油杆技术
●盘锦联合大通石油科技有限公司●
•
随着我国油田开采中的深井、超深井、腐蚀井和
偏磨井逐渐增加，井矿环境恶劣，开采难度加大，抽油
机超载井日益增多，因此迫切需要一种强度高、质量轻、
防腐蚀、抗疲劳、抗偏磨、节电能、作业及操作便捷的 新型抽油杆。在对多种原材料性能考察对比后，优选碳 纤维材料进行新型抽油杆技术研发
〉460
〉414 560±10 3000
〉650
〉585 700±10 3000
抽油杆及配套设备具体结构、技术指标
纤维增强复合材料连续抽油杆与其他形式抽油杆性能的对比
抽油杆及配套设备具体结构、技术指标
专用金属接头： 一种是滑块自锁连接。碳纤维抽油杆准确 定位镶嵌在可动自锁块内，自锁块外壁与 自锁套筒内壁成一定斜度配合，在杆受到 外界拉力条件时，自锁块自动下滑产生横 向力将杆体紧紧抱合，保证接头的可靠连 接 另一种是粘接连接。金属接头与碳纤维抽 油杆粘接在一起 经100Hz、26～80kN交变载荷、107次 杆与接头的疲劳试验，碳纤维抽油杆与接 头没有出现任何失效现象
作业设备的操作，程序简单、安全可靠、方便灵活，有
利于现场安全管理
佰丝特杆在油田开发中的应用
佰丝特杆配以高强度专用金属接头和相关专用油井作
业设备，可安全便捷应用于油田采油系统中。与钢杆混合
使用，由于质量轻，可显著降低采油能耗，提高系统效率 ，节省投资，降低采油成本
佰丝特杆现场应用效果及效益
在高产液需换机换泵井葡 57-斜942井上应用。该井最 大井斜角27°，抽油机机型为5型机，泵深为1183m，因产
（2）抽油机井的泵挂深度越深，连续抽油杆的综合应用效果越明显
应用实例表明：在井身斜度为27°的游梁式抽油机油井中，用 Φ19mm的纤维增强复合材料连续抽油杆，使用五型抽油机，1100米
的泵挂深度、Φ 83mm的抽油泵，至今已正常运行700多天。纤维增
强复合材料连续抽油杆无磨损（肉眼观察不到），日增油 2.5 吨，这 是目前国内外游梁式抽油机采油系统高效率运行的先例，具有世界先 进水平
连续抽油杆在第七采油厂57-斜942井作业现场（一）
连续抽油杆在第七采油厂57-斜942井作业现场（二）
连续抽油杆在第七采油厂57-斜942井作业现场（三）
•连续抽油杆在井下严重被结蜡
连续抽油杆在第七采油厂57-斜942井作业现场（三）
•钢抽油杆（加重杆）接箍严重偏磨，而纤维增强复合材料连续抽油杆没发现损伤
系统效率 低井 换机换泵 井
8 8
77.04 112.4
28119.6 41026
0.6381 0.6381
通过在现场的应用，纤维增强复合材料连续抽油杆 的节能效果至少可达30%以上，且泵挂深度越深、泵径 越大，节电效果越明显。在更换大直径抽油泵或油井液 面下降需增加泵挂深度时，无需更换大型号的抽油机， 使用纤维增强复合材料连续抽油杆即可实现持续可靠地 采油，避免油田设备的二次投入，节省了生产成本。对 深井、超深井的采油，可方便、经济地使用“大泵深抽 工艺技术”，以释放油层产能而提高采收率。
投入产出比：1：6.4 经济效益计算表
项目 成本 日节电 （万元） （kW.h） 年节电 （kW.h） 电费 （元） 年节约 电费 （万元） 1.8 2.6 节约抽 油杆费 用（万 元） 2.7 3 14.4 节省大 型抽油 机费用 （万元） 当年效 益（万 元） 4.5 20 成本回 收期 （年） 2.95 0.40 10年节 约电费 （万元） 18 26
规格型号 弹性模量 GPa 拉伸强度 MPa 破断拉力 kN Ф 19 〉150 〉2000 〉350 Ф 22 〉150 〉2000 〉460 Ф 25 〉150 〉2000 〉650
360̊/m扭转后抗拉力kN
1千万次后疲劳拉力kN 线密度 g/m-1 最小盘绕直径 mm
〉350
〉315 500±10 3000
碳纤维抽油杆即是由碳纤维增强的树脂基复合材料制造而成，由拉 挤工艺制造，早期碳纤维抽油杆的杆体形状是带状的 带状碳纤维抽油杆在国内外的应用案例 国外
1991 ～ 1995 年间美国在 33 口抽油井进 行了矿场实验，其中有一口井正常运行了 4 年，另一口含H2S的井正常运行了3年，还有 几口井也连续运行了3年多。这33口井在4年 半的矿场试验中共作业45井次，平均检泵周 期达到1204天
家采油厂进行了20多口井的矿场应用试验。
经试验证明，碳纤维杆和钢制抽油杆相比， 具有耐疲劳、节能、耐腐蚀、作业方便、 提高产量、降低结蜡等多项优点
•优点
•卷绕半径小
•缺点
•a.带状易撕裂 •b.机械性能不好 •c.耐磨性能差 •d.金属接头处易折断和脱出
BST®纤维增强复合材料连续抽油杆技术简介
针对早期带状碳纤维抽油杆存在的 缺陷和问题，由盘锦联合大通石油科技
•
碳纤维是含碳量 99%以上的无机纤维，是由聚丙烯腈等有机纤维
在保持纤维形状的条件下，经固相反应转化成的三维碳化合物。碳纤维 突出的特点是强度和弹性模量高、密度小、质量轻、耐腐蚀性能好、膨 胀系数低、导热性和耐高温蠕变性能好、摩擦系数小、自润滑、导电性 高。高性能碳纤维通过适当的表面处理后，与树脂、金属、陶瓷等基体 复合可制得多种高性能复合材料，其中碳纤维增强树脂基复合材料的力 学性能优越，具有很高的比强度和比模量，应用最为广泛。随着高性能
有限公司，使用英国剑桥大学的高柔性
树脂技术研发制造的BST®纤维增强复 合材料连续抽油杆，其杆体为圆形，由 强度高质量轻的碳纤维外包玻璃纤维、 芳纶纤维和环氧树脂经过 拉 挤工艺成型。
BST®纤维增强复合材料连续抽油杆技术特点
•具有高比模量、高比强度，其抗拉强度是H 级钢抽油杆的2倍以上 •杆体形状为圆形，比带状的机械性能更优越 •质量轻，相当于同尺寸钢杆重量的1/6 •碳纤维杆体由高强耐磨材料包敷，杆体耐磨 性强，表面光滑，摩阻系数低，可大大减小
纤维增强复合材料连续抽油杆使用效果及经验
纤维增强复合材料连续抽油杆从2012年开始，在大庆油田共使用 10 口井，最长运行时间已超 1100 天，目前全部正常运行，杆体没有出 现任何问题。
纤维增强复合材料连续抽油杆经过 5井次应用，我们得到以下结论：
（1）直径Φ 19mm连续抽油杆完全可以满足泵挂深度2000m以内抽 油井的使用； .
连续抽油杆在第六采油厂喇7-P2128井作业现场（六） 胶接抽油杆接头
连续抽油杆在第六采油厂喇7-P2128井作业现场（七） 扣压抽油杆及接头
连续抽油杆在第六采油厂喇7-P2128井作业现场（八） 热固抽油杆及接头
连续抽油杆在第六采油厂喇7-P2128井作业现场（九） 杆体下井操作
连续抽油杆在第六采油厂喇7-P2128井作业现场（九） 连续抽油杆连接光杆
碳纤维材料的大量生产，碳纤维的价格越来越低，使得碳纤维复合材料
越来越多地应用于航空、造船、车辆制造、交通、土木建筑、石油开采 等民用及工业领域
目 录
1
BST®纤维增强复合材料连续抽油杆技术简介
2
BST®纤维增强复合材料连续抽油杆技术特点
3
抽油杆及配套设备具体结构、技术指标
4
现场应用情况及效果评价
BST®纤维增强复合材料连续抽油杆技术简介
谢谢！
抽油杆及配套设备具体结构、技术指标 配套作业车：
碳纤维连续抽油杆起下作业车主要由电源控制箱、变频器、电动机、
变速箱、链条、滚筒、井口导向装置、装载车及牵引车等组成
•电源控制箱、变频器、变频 •电动机将电能转换成机械能经 变速箱增矩变速后，通过链条 驱动滚筒旋转；滚筒可正反旋 转，可使缠绕在其上的碳纤维 连续抽油杆下入井内或由井内 起出后再缠绕到滚筒上
试验前后能耗情况
9.2
8
7.5
4.7
5 4.5
实现了小机型带动70mm抽油泵 节约二次购置大型号抽油机成本
与平均能耗水平相比节能51.1%
优异的耐磨性能
葡 57- 斜 942 井于 2013 年 11 月 5 日 开始 使用佰 丝特 杆至 2014年7月4日检泵作业时，发现钢制抽油杆及接箍出现严重磨 损，导致杆柱断脱，但同井使用的800m长的佰丝特杆及金属接 头都完好无损。该油井经作业后仍继续使用原来的Φ 19mm佰丝 特杆，抽油泵型号增大到 Φ 83mm ，钢制抽油杆直径增加到 25mm，目前已正常运行658天
接头，使连接更加简单，操作更容易
•纤维增强复合材料抽油杆柔韧性能
好，最小曲率半径为 1.5m ，可缠绕
以方便运输和在油井内起下作业 •耐酸、碱及硫化氢腐蚀
抽油杆及配套设备具体结构、技术指标
抽油杆：杆体为圆形，由强度高质量轻的碳纤维
外包玻璃纤维、芳纶纤维和环氧树脂经过拉挤
工艺一次成型
纤维增强复合材料连续抽油杆性能指标
箱控制电动机启停、转速及
输出转速
•井口导向装置引导碳纤维 连续抽油杆顺利进入井内， 可防止碳纤维连续抽油杆 在起下过程中受到损伤
完善配套的作业设备特点
作业车不用停靠离井口很近的地方，即可完成杆体与扶 正导引机构的对正，方便车辆现场摆布，实现全天候井
上作业操作
杆体下井扶正导引机构直接坐在井口上，方便杆体垂直 与井眼对中 稍转角度，扶正导引机构便与车载轮盘上缠绕的杆体直 线对正