玻璃钢复合材料探究现状和其在石油化工中应用 6页

'玻璃钢复合材料探究现状和其在石油化工中应用　　【摘要】随着当今社会对节能环保的重视，玻璃钢因为其优良的性能在石油化工行业得到越来越多的应用。本文叙述玻璃钢的特点、应用中产生的问题及研究现状，并重点介绍了其在石油化工中的应用现状。新的使用条件下，油田生产作业对玻璃钢提出了更加严格的性能要求，玻璃钢材料的研究与应用还有很长一条路要走。【关键词】玻璃钢；研究现状；石油化工1前言玻璃钢即玻璃纤维增强塑料材料，是以玻璃纤维及其制品作增强材料、以合成树脂作为粘合剂制成的复合材料，外文简称GRP或FRP。低碳经济的社会中，节能材料已成为研发热点。玻璃钢（GFRP）作为替代传统材料其应用领域不断扩展。作为新材料，玻璃钢产品以其轻质耐蚀高强、节约能源等优良特点，近些年来在石油化工领域得到广泛应用。2玻璃钢复合材料的研究现状6 玻璃钢之所以能在很多行业得到广泛应用是由于其具有相对于其他材料的优良性能：（1）耐高压、耐腐蚀、使用寿命长。玻璃钢管采用纤维和不饱和聚酯树脂经特殊工艺缠绕成型形成非金属管道，具有良好的防腐蚀性能，尤其是耐溶剂性能，其使用寿命不低于20a。（2）重量轻、安装运输方便。玻璃钢管的密度为2.1左右，而钢材的密度为7.8左右。另外其安装成本比较低，相对于钢管约降低40%。（3）螺纹接头密封性好.（4）摩擦系数小、不结垢、保温性能好。玻璃钢管的内表面极其光洁，内壁不会因腐蚀而破坏，内表光洁度在整个寿命期内会得以保持不结垢。导热系数不足碳钢的1%。虽具有以上很多优点，应用研究过程中还有很多问题：（1）刚度、韧性较低，抗压强度低；环向弹性模量与轴向弹性量远远低于钢管。（2）受温度和压力的限制在很多领域不能应用。（3）设计标准不统一，行业发展受限。（4）检测手段匮缺，使用过程中造成严重损失。针对以上问题目前研究主要集中在在保证玻璃钢管具有优良性能的同时增加其弹性模量，抗热震性，增加抗压强度等。在整个行业中加紧标准制定，探索可靠地检测手段。3玻璃钢在石油化工中的应用目前国内大部分油田的开采都已经进入中后期，钢材腐蚀问题逐渐突出，造成油田对玻璃钢的需求量迅速增加。据预测，2010～2020年是玻璃钢的使用高峰期。玻璃钢在各油田中应用主要集中在玻璃钢管和玻璃钢扭杆两方面。3.1玻璃钢管道6 20世纪50年代起，美国首次将聚酯玻璃钢用于油气集输管线。到2005年，美国在油田应用玻璃钢管就达百万公里，并且以每年5%～10%的速度递增。美、日等早已将先进的复合材料（ACM）工业化生产，并着重提高玻璃钢的机械性能、阻热性能、耐腐蚀性能等。美国研制成功一种涂有可膨胀胶衣外层的玻璃钢管道，经试验表明可有效用于石油平台的防火工程。Dunbar石油平台成功将玻璃钢管道应用于近海石油引水管，与碳钢材料先比约减轻4倍的材料重量，检测与维修更为简便。墨西哥高尔夫石油平台采用玻璃钢管道作为海水的输送管道，对玻璃钢材料的性能测试结果显示，该玻璃钢管道系统的使用寿命可达60年以上，耐火性能也比较良好。据预计，未来世界石油产量的30%会来自近海油田，因而玻璃钢材料的应用前景十分广阔。国内于1970年开始应用玻璃钢。据统计，“八五”前后我国管材投资约1.3亿元，应用玻璃钢管约302.2km。截至2007年，吉林油田应用玻璃钢管达2773km；西南油气田分公司应用玻璃钢管超过765km。2013年，由于发现家45—13井管柱腐蚀结垢严重，大港油田采油三厂采用高压玻璃钢管对家45—13井实施跟踪作业。采用玻璃钢管后，在生产1653天后原井管无腐蚀现象，密封完好、无脱落、掉渣现象，应用效果良好。6 以上所述可以看出玻璃钢管与钢管相比具有更多优点，在考虑钢制管道防腐费、安装费、运输费等综合因素后，玻璃钢管道工程总投资低于钢制管道。在我国玻璃钢管道已在胜利、大庆、河南、华北等油田使用，可以预见玻璃钢管在油田将有广阔的市场，它的广泛应用必将为石油行业带来可喜的社会效益和经济效益。3.2玻璃钢抽油杆美国首先开发使用玻璃钢抽油杆，其应用试验表明采用玻璃钢杆有足够高的强度和弹性在油田应用是合理的。同时确定玻璃钢材料的研究方向是优化其材质、结构、杆柱组合以适应严酷的使用条件。美国克雷恩油田为对比玻璃钢杆和钢杆的使用性能进行了工业应用试验，实验发现，与钢柱相比，玻璃钢杆组合杆柱断裂故障率下降57%（100井）。加拿大石油公司在阿尔伯塔省的尼皮萨油田研究了玻璃钢钢柱的超行程效应，发现玻璃钢杆杆柱使油井产油量由80m3/d增至120m3/d。在深井中使用钢杆柱有时会发生严重问题，美国西德克萨在自喷转抽时，采用钢杆柱抽油系统生产，因使用条件复杂，在22个月内发生了4次断杆事故，1988年采用配备了玻璃抽油杆在4.5a的时间内，油井一直正常稳定生产并降低了采油费用。在国内玻璃钢抽油杆日渐代替钢制抽油杆应用于油田。6 2010年西北油田分公司研制的下深达5300米的有杆深抽技术在TK716井试验成功。试验中采用玻璃钢抽油杆，优化了加重杆、玻璃钢抽油杆、高强度抽油杆的优化搭配，有效解决了稠油举升与深抽设备配套问题，为塔河油田的增产提供了强有力的技术支撑。2011年中原油田在濮42-40井实施补孔压裂作业，要求在维持抽油机载荷基本不变的情况下使用玻璃钢抽油杆以减轻全井抽油杆重量。2012年，中原油田在采油二厂5口井引进HY级高强度玻璃钢抽油杆，日增油、液8吨，效果显著。HY级高强度抽油杆与钢制抽油杆相比，单井可节约5万元左右，应用范围广。另外可以利用它实施大泵深抽提液技术，实施电泵转抽，达到了降低成本增加效率的目的。此后在濮城油田推广使用取得日增油5.9吨的良好效果。综上可知，玻璃钢杆柱因其高连接强度、弹性，断裂故障低及其超行程效应可有效增加采油效率。另外由于其抗腐蚀性能，使之可以在严酷条件下使用更长时间。由于这些优点，无论是在国内还是国外，玻璃钢抽油杆比旧式抽油杆相比，在石油化工领域的应用更加广泛。4结语6 目前，我国玻璃钢产量达到历史最高水平，产量跃居世界第二，同时整个行业实力增强、产品技术含量不断提高。在倡导节能环保的当今世界，与其他工业部门相比，具有更旺盛的活力。玻璃钢的发展趋势包括开拓玻璃钢应用范围和提高其先进性能。另外在发展过程中，玻璃钢材料的再利用问题已引起各方重视。由于我国的玻璃钢行业起步较晚，市场还没有完全打开，坚持玻璃钢材料技术自主创新，用技术创新推进行业向更高层次发展，对我国玻璃钢行业的良性发展具有重要意义。参考文献：[1]李瑞英，玻璃纤维增强塑料在建筑领域的应用[J].上海建材，2010（2）.[2]杜秋平，李开达，等.高压玻璃钢管道的性能特点及其在油田的应用[J].德石油高等专科学校学报，2005（4）.[3]刘洋，等.玻璃钢管的应用现状及展望[J].产品视点，2011（4）.[4]赵焕卿.抽油杆断裂失效分析[J].石油矿场机械，2007（7）.[5]赵钰.2000年全球复材产业部分析与市场现状摘录[J].化学商情，2001（1）.[6]赵鸿汉.全球金融危机下国内玻璃钢复合材料产业的思考[J].玻璃钢/复合材料，2008.6'