第一章 綜述
1、高壓玻璃鋼管道的歷史
高壓玻璃鋼管道是由在纏繞設(shè)備上浸漬了高粘結(jié)能力的低黏度樹脂基體的高強(qiáng)度玻璃纖維按設(shè)定的角度和鋪層纏繞于芯模上,經(jīng)固化、脫模、加工制得。其最大特點(diǎn)是優(yōu)良的耐腐蝕性能、高耐久性和輕質(zhì)高強(qiáng)。
玻璃鋼管在油田防腐蝕方面的應(yīng)用,與其它防腐蝕措施對比,綜合成本低,技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益好。玻璃鋼管已經(jīng)成為控制油田腐蝕用量最大、最有前途的非金屬管。
20世紀(jì)50年代中期,纖維纏繞環(huán)氧玻璃鋼管開始在美國的一些油田應(yīng)用,相繼用于輸送管線、油管和套管。
80年代初,美國石油學(xué)會先后制定了高壓玻璃鋼線管、油管、套管等相應(yīng)的API規(guī)范;80年代末,又進(jìn)行了相應(yīng)的修改。這些規(guī)范對石油工業(yè)用玻璃鋼的材料選用、成型方法等都作了相應(yīng)的規(guī)定,標(biāo)志著石油行業(yè)對高壓玻璃鋼管的認(rèn)可,促進(jìn)了高壓玻璃鋼管的應(yīng)用和發(fā)展。
60年代到80年代是美國油田應(yīng)用玻璃鋼管的高峰期。只要玻璃鋼管能承受的壓力和溫度的場合,都最大限度地取代了鋼質(zhì)管道。由于美國產(chǎn)油量的下降(而不是產(chǎn)品問題或革命性更強(qiáng)的產(chǎn)品出現(xiàn)),86年開始使用量有所回落。
總體來說,高壓玻璃鋼管應(yīng)用于油田防腐,在發(fā)達(dá)國家已是應(yīng)用非常成功的成熟技術(shù)。對我國油田來說,它也是非常有前途的技術(shù)產(chǎn)品(根據(jù)我國和美國玻璃鋼發(fā)展對比預(yù)測:我國應(yīng)在2010-2020年是使用高峰,現(xiàn)在到2010年是高速增長期)。
玻璃鋼管為什么具有如此強(qiáng)大的革命力?
2、高壓玻璃鋼管的特點(diǎn)
優(yōu)良的耐腐蝕性能
與鋼質(zhì)管道相比,具有優(yōu)越得多的耐腐蝕性能,如對各種強(qiáng)酸強(qiáng)堿、各種無機(jī)鹽的溶液、氧化介質(zhì)、硫化氫、二氧化碳、各種表面活性劑、聚合物溶液、各種有機(jī)溶劑等等,只要選擇好樹脂基體,玻璃鋼管都可以長期耐受。
耐疲勞性能好,使用壽命長
一則是由于其優(yōu)異的耐腐蝕性能,再則是由于其優(yōu)良的界面粘結(jié)性能,高壓玻璃鋼管的設(shè)計使用壽命大于20年,而實(shí)際上,往往在使用了30多年以后還完好無損,并且在其使用壽命內(nèi)是免維修的。
承壓能力高
高壓玻璃鋼輕質(zhì)高強(qiáng),參見下表:(略,不支持表格所致)
高壓玻璃鋼管的正常壓力等級為3.5MPa-25MPa(最高可達(dá)35 MPa),與其他非金屬管道相比,耐壓能力高得多,應(yīng)用面也廣得多。
耐熱性能
就目前來說,世界所有商品玻璃鋼管的長期使用溫度還沒有超過115度(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度160度左右),短期使用溫度沒有超過135度(Ameron技術(shù))。相對鋼質(zhì)管道來說,耐溫性能低得多,是其劣勢。但與其他非金屬管道相比還算耐熱性能好的。據(jù)了解,我國現(xiàn)有可以生產(chǎn)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度230度的高壓管道的技術(shù)貯備,可將玻璃鋼管的長期耐熱溫度突躍提高到160-170度。從而大大擴(kuò)展其應(yīng)用范圍,很好地解決深井等使用中急需解決的難題。
比重輕
高壓玻璃鋼管的比重為2.0左右,約為鋼管的1/4。故運(yùn)輸方便,安裝簡單,不需要大型、復(fù)雜安裝設(shè)備。DN100以下的管線只需3個人和一些配套的簡單工具即可。
不易結(jié)垢結(jié)蠟、流動阻力小
由于玻璃鋼管內(nèi)壁光潔度高及其特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu),故蠟微晶非常難以在玻璃鋼管內(nèi)表面析出和長大。其水力學(xué)指標(biāo)哈森—威廉斯系數(shù)為150。內(nèi)壁光潔可以降低泵送功率,節(jié)約輸送能耗(參見下圖略)。
聯(lián)接方式簡捷、強(qiáng)度高
高壓玻璃鋼管采用API 5B 標(biāo)準(zhǔn)8扣油管圓螺紋接頭進(jìn)行安裝連接(2吋以下采用10扣油管圓螺紋),方便快捷,可靠性好。
3、高壓玻璃鋼管在油田的應(yīng)用
根據(jù)已有的工程經(jīng)驗(yàn)和玻璃鋼管的工程實(shí)用性,高壓玻璃鋼管被推薦應(yīng)用于油田如下5個方面:
(1) 較淺井的生產(chǎn)油管
(1.1)含二氧化碳的自噴井
(1.2)無桿采油井
(1.2.1)氣舉采油井
(1.2.2)電潛泵采油井
(1.2.3)直線電機(jī)抽油泵油井