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国内外油田玻璃钢管发展状况
作者:admin     发布日期:2017-9-18    
    油田严重腐蚀造成的巨大经济损失和严重社会后果促进玻璃钢管在油田的应用与发展。玻璃钢管工业诞生于20世纪50年代(后面均措20世纪)初期,至今已有四十多年的历史。 
    一、 美国油田用玻璃钢管发展   
     1950年,第一根手糊的聚酯玻璃钢管用于石油工业,这第一根手糊管是将玻璃纤维布和树脂涂在卷筒上制成的。在这一年,美国俄克拉荷马州的Perrault Fibercast有限公司利用离心挠铸工艺用玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂制成了第一根玻璃钢管,用这种机械法可以大批量地制造质量优良的管材,试验证明首根离心铸管可以经济地解决工业应用中的许多腐蚀问题,并打算供油田集输管线使用。50年代初该公司的所有权变更,组建了著名的Fibercast有限责任公司,与此同时,在制造工艺中他们用环氧树脂取代不饱和聚酯树脂。第一个纤维缠绕技术专利1946年在美国注册。50年代初期Amercost BondstJand公司在南加利福尼亚州创办,该公司采用纤维缠绕工艺生产玻璃钢管道。纤维缠绕法可有效地利用加强的玻璃纤维,用适当的定向的受拉玻璃纤维制成管子,可承受任意条件下的管内加压出现的环向应力与轴向应力作用。在这些条件下,管壁内的环向应力比轴向应力大一倌。分析管壁内的合成应力表明,这些应力虽有效地与管轴线成士54。排列的受拉玻璃纤维相对。用这种坡璃纤维制造的菏壁管重呈轻且耐压。用双角度结构绕制即玻璃纤维层处在近轴向方位,在近周向采用两侣之多的玻璃纤维层,这种制管法可用于玻璃纤维油管。50年代中期Rock Island石油和精炼公司引进了纤维缠绕玻璃钢油管和耷营生产线,并开始研制压力高达l905kPa的小管径管的高效大真连续制管法。该公司后来叫KocH玻璃钢公司。1955年,A.0.Smith公司对纤维·缠绕低压玻璃钢管开始进行现场试验,1960年开始将其产品推广到石油工业。1962年6月,美国史密斯班离纤维公司在取得玻璃钢管抗腐蚀的短期良好成纬后,为了掌握整体玻璃钢管在油田长期应用中抗腐蚀的性能,在镝克萨斯Crane Country油田安装了研究用的2条芳香胺固化环氧玻璃钢管理地管线,管径610mm,使用条件是连续输送表压为276一414kPa,温度27T:的盐水、酸性原油和天然气。试验结果表明,试验管在这种使用条件下已正常运行25年,而且还有许多年的剩余使用寿命。    胶粘剂粘接的锥形装配连接系统,因其强坡符合要求及操作简单,成为运行压力低于3100kPa的油田标准管线。电加热带和化学加热包的研制成功,使得玻璃钢管的安装可以在任何天气条件下进行。每英寸8牙螺纹的螺纹接头连接成为较高压力玻璃钢管采用最多的连按系统。8牙圆螺纹接头更易于安装。60年代至80年代是美国油田应用玻璃钢营的高峰期。在这段时间内,一项关于极苛刻的CO2条件下的玻璃钢油管物理及化学性能研究推动了玻璃钢管在大型CO2驱油工程和CO2来出工程上的应用。测试表明,脂肪胺固化的玻璃钢油管在15.64MPa、48.9℃的CO2循环和静态试验条件下没有发现物理或化学性能下降。    70年代初期,美国ExxON公司首次将玻璃钢管作为出油管、集揄管和产出水的回注管用于蓓克萨斯州的OONROE油田。首先,用玻珞钢管替代旧的、易泄漏的锞碳钢管作为油管,其管径为63.5rm和76.2mm,制造商压力等级为8.5MPa。上述所有管线都采用了接报EUE 8牙螺纹连接。在OONROE油田,大约已安装玻琦钢管79km,至今仍在使用。
    1970 年至1975年,ExxON公司在德克萨斯西部的CO2驱开来项目中,陆续安装了长达l82km的玻璃钢管线,至今已成功运行13.年。1970年在墨西哥湾的海上平台注水系统中安装了玻璃钢管。
    1984 年,ExxON公司进人大规模应用玻璃钢管的新阶段。在ANS油田的项目中,
ExxON公司安装了约为l95km的玻璃钢出油管、注水管和集输管线。在该项目中,ExxON
公司最大限度地使用玻璃钢管,而内涂层钢管的使用只限于个别处,如交通区及较大尺寸的管
线(眢径大于1O1.6mm,压力等级为l4MPa)。
据1988年1一8月份的统计,ExxON公司生产的玻璃钢管的销售量在总的输送管线铝售量中已占较大比例,其总长度占输送管线总长度的30.2%,达到495km,其中26110n的玻璃钢管线已安全运行20年以上,222km的玻璃铜管线已正常使用10年以上。这些玻璃钢管的尺寸范围是50.8~406.4mm,制造商压力等级范围为1.02-l7MPa。但其中大多数管子尺寸小于152.4mm,制造商压力等级低于6.8MPa。大直径玻璃钢管的压力等级为1.O2MPa和 2. 04MPa。
到1990年,壳牌公司使用的玻璃钢管总长度已超过600km。最高压力达9.5MPa,最高温度大约是100℃。尽管大多数用于水处理,但仍有37%用作油管。
    在陆上油田,玻璃钢管主要用作出油管线和注水管线。与需要防腐蚀措施的碳钢管相比,安装玻璃钢管可大大节约成本。在过去的10年中,在陆上油田安装的直径小于l50mm的玻璃钢管一般都获得成功。这些玻璃钢管的工作压力达9.5MPa,工作温度达65℃。
    壳牌公司很少安装直径≥l50mm的玻璃钢管。这是因为对于高压管和大直径玻璃钢管连接的可韩性和安装程序都有待于改善。
在海上油田,玻璃钢管已有18年的应用历史。玻离钢管主要用于各种水管,如冷却水管、注水管和污水处理管。只要安装得当,有足够的支控点以减少振动以及合适的维护工具,就可取得成功。下面是壳牌公司在海上油田应用玻璃钢管的实例:在海湾,76.2一304.8mm的玻璃钢管用作海水立管,运行良好;工作压力为10MPa的玻璃钢管用作消防供水系统。灌满清水即可以相好的用于防火,又无有毒气体产生。
    在井下,玻璃钢管的应用还不太广泛,因为玻璃钢管道的压缩强度小于其抗拉强度。在井中长时间的压缩应力、最大允许压力、的存在以及打媒油管、射孔方法等都会对玻璃钢管在井下应用产生影响。
壳牌公司在井下应用玻璃钢管的实例:广泛应用玻璃钢管作衬管的钢油管。壳牌公司采用这种油管已有10年的历史,总长度达3X104m,工作压力为l2MPa,工作温度为50℃。玻璃钢油管和套管用于水的再注入或水处理(工作压力为1.4MPa,工作温度为常温)。在若干水驱井采用了玻璃钢套管。
    美国WASSON油田从1982年开始试用玻璃钢管。美国NOTH LOWDEN油田有注水井662口,其中500多口用玻璃钢管,占注水井总数的80%,而且使用12年没有一口损坏。美国Arnoco数千口井使用了玻璃钢出油管,300口井成套使用了玻璃钢油管,4口井成套使用了玻璃钢套管,还有井采用了玻璃钢油管作采出管。该公司还使用了Duoline公司的玻璃钢内衬油管,获得了好的效益。
    1981 年,美国应用踱璃钢管达到高峰,并持续到1986年,随后美国产油量下滑,应用量也随之下降。但是,玻璃钢管的长期使用经济效益使得世界各石油公司持续使用。
    近几年玻璃钢套管在美国使用较少。主要原因是强度不足,包括拉伸和抗外压强度,另一个原因是由于外径为名义直径,内壁必须加厚便环空减少,使用不便。它主要用在无油管采油产气浅井、观察井的产油、气层段,腐蚀严重的生产井。一般使用时,套管柱最下层用玻璃钢套管,上层用钢套管。美国使用玻璃钢套管的油气井总数仅数百口,一般直径139.7mm,下人深度1000m以内,压力为1.0一2.0MPa。
    阿拉斯加普拉德霍湾海上的世界段大的水过滤工程装配着50~400mm玻璃钢管。玻璃钢管可用在寒冷气候条件下的阿拉斯加料迪亚克湾和炎热气候条件下的迪拜沿岸波斯湾海上平台上。
    美国Amoco和英国AEA公司等7个用户正在试用玻璃纤维或碳纤维增强的树脂钻杆,目的是为解决大位移水平井的水平位移延长问题提供解决办法。这种钻杆强度高、重量轻、密度接近典型的钻井液密度。在某些井中可使水平位移延长5倍。
 二、我国油田用玻璃钢管道发展
    我国油田正在大力推广玻璃钢管,从已有的工程中收到了可观的经济效益。美国Smith、Ameron、Star公司的产品己进人中国油田市场,其中Smith、Etenc两家公司在中国的黑龙江和江苏建立了合资工厂生产玻璃钢高压管线管和油管。据不完全统计,“八五”及“八五”前后我国油气田应用玻璃钢管:低压输送管约276km、高压输送管约22km、油管3200m、套管l000m。管材投资约12921万元,其中“八五”期间为11920万元。估计工程总投资约35760万元。  
    1976年首次铺设的一条玻离钢管线,爆破压力达l2MPa以上,在最大6.5MPa压力下的循环耐压试验在2116次以上仍然良好。管道埋于地下,渗漏、抗压、坠落等性能指标均达到输油管标准要求。该管线在唐山大地震中经受了考验,目前仍在使用(20年)。1974年,胜利油田首先将玻璃钢管用于钻井水管线,同时,原油集输、污水、注水管线推广应用了玻璃钢管。
1983首次将玻璃钢管用于污水管线进行工业性试验直到1989年,但都未获成功。1990年4月胜利油田在现河建设了一座设计污水处理能力为20000m3/d的污水处理站,该站采用50一500mm玻璃钢管2440m及管配件178个,1991年10月试压投产成功,到1998年连续正常生产7年。在取得现河污水站经验的基础上,随后又在辛一站、102联合站、坨三站、纯梁首站、郝现联、临南站等20座联合站使用玻璃钢管总计27km。随着对玻璃钢管防腐性能的认识,先后把坨三站到坨三污水站管线、郝现联至史南污水管线、粱一注至梁二注水管线、102站至辛7注水管线更换为玻璃钢管,总计42条,长l07km,有效地减缓了管道的腐蚀,延长了管线的使用寿命。1995年,胜利油田开始试用高压玻璃钢管,管道是引进美国Ameron、Smith公司的,总长l2300m,分别用在5个采油厂的10口污水井、2口注聚合物井的地面管线、1口注水井的井下管和1 口采热水井的井下管。试用3年后,注水井井口压力最高llMPa,总计注水36 xlO4m3,没有进行深井作业,使用情况良好。热水井深l700m,井底温度93℃,井口水温54℃,运行正常。1996年,胜利油田在孤岛油田西5-检142井1209.40一1290.90m井段下人玻璃钢套管,玻璃钢套管上下均与钢套管连接。目的是利用玻璃钢管的低密度、无磁、不导电、声速低等特点,采用不同的测井方式,监测开发中后期油层水淹状况、采油效率和剩余油饱和度。CnT30MH玻璃钢套管是从俄罗斯燃料能源部科技联合体随测井仪器进口的。基体树脂是酚醛树脂。外径l48mm、内径l22mm、长6m,轴向抗压力500kN、抗内压22MPa,轴向抗拉力不小于250kN,最高使用温度80℃。套管下井固井后试压成功,测并合格。1991年9月~1994年,大庆油田共完成23项玻璃钢管线工程,这些工程有含油污水深度处理站、地面水质处理站、注水站、站间输水管线、注水高压管线。其中低压管27.28km,高压管0.3km。该高压注水
管线最高工作压力l6MPa、最高水温80℃,经过运行考验,情况良好。1995年开始,四川石油管理局在川中磨溪等气田成功地应用了7000m玻璃钢油管,基本解决了含硫气井的生产管拄的腐蚀,保证了气井的正常生产。

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