[摘　要]高壓玻璃鋼井下管可替代油田上的鋼管用于油管、套管等領域，本文主要從產品的工藝特點，產品特點及實際應用情況等方面對高壓玻璃鋼井下管進行了介紹，并認為高壓玻璃鋼井下管是一種很有前途的產品，值得在油田上大力推廣。
[關鍵詞]高壓玻璃纖維井下管特點 應用

　　隨著我國部分主要油田進入高含水開發期。油田上為了提高采收率，常使用注水、注二氧化碳、注聚合物、以及三元復合驅油等技術，而普遍采用的則是注水工藝，借以增加地層壓力，提高產液量，從而達到穩產增產的目的。但是，由于我國淡水資源匱乏，所以在注水工藝中多采用污水回注，根據國內某油田的調查研究表明，由于在回注的污水中含有大量的腐蝕性物質 如：H₂S，SO₂，NaCl，Ca²⁺等。這些物質對金屬的平均腐蝕速度為每年1～1.7mm。由于介質的腐蝕性越來越強，導致油管的腐蝕更加嚴重。
　　為了解決腐蝕問題，油田采取了很多措施，如在水處理時加入緩蝕劑、對鋼管進行里外涂層等，但這些方法不能從根本上解決問題，運行幾個月或者一兩年即發生腐蝕穿孔的情況并不少見 玻璃鋼管本身即為耐腐蝕材料，可從根本上解決此問題，目前，玻璃鋼管在油田的應用日益受到關注，已作為地面管線廣泛的替代鋼管使用，而此次我們所研制的高壓玻璃鋼井下管則可替代鋼管作為井下的油管和套管使用，下面就從該產品的工藝特點，產品特點以及實際應用情況等三方面對這一新型產品進行介紹。

1　工藝特點

1.1　工藝流程
　　高壓玻璃鋼井下管以環氧樹脂為基體，以高強玻璃纖維為增強材料，在鋼制芯軸外采用纏繞工藝而成，纏繞的同時于芯軸內通水蒸氣加熱固化，固化后再在管兩端制作用于連接的陽螺紋后成型，其生產工藝流程如圖1所示。
　　工藝流程如下：

1.2　結構特點
　　高壓玻璃鋼井下管在結構上沒有嚴格的內襯層與加強層的區分，管道在服役過程中還要承受拉伸、彎曲等復雜應力，因此管道在鋪層設計和固化方式等方面與普通的玻璃鋼管道有很大區別。普通玻璃鋼管道大多在內部制作一層富樹脂層或其他材質的內襯層以防止滲漏，而高壓玻璃鋼井下管無內襯層，它只是通過纏繞與鋪層設計和優化固化工藝達到高力學性能、高承壓能力的要求。
1.3　管道連接
　　管子的連接技術一直是管道應用中為關鍵的技術之一，高壓玻璃鋼井下管也不例外。高壓玻璃鋼井下管采用玻璃鋼管箍連接，螺紋執行美國石油學會API 5B《套管、油管和管線管螺紋的加工、測量和檢驗規范》，其的連接方式示意如圖2所示。

1.4　結構設計
　　高壓玻璃鋼井下管在服役過程中長期承受拉伸、壓縮、彎曲、內壓、外壓和熱循環的復合應力的作用，對管材的力學性能、耐壓性能，密封性能要求較高．這就需要有合理的纏繞工藝和鋪層設計(玻璃纖維在芯軸上纏繞角度、纏繞規律等)，以便充分發揮玻璃纖維的增強能力，提高玻璃鋼井下管的軸向強度、抗彎曲和承壓能力等力學性能指標。一般地面玻璃鋼管道環向強度高，而軸向強度相對較弱，高壓玻璃鋼井下管在鋪層設計上采用雙角度多切點螺旋纏繞工藝，這種纏繞工藝提高了管道環向強度的同時改善了管道的軸向強度。通過對管道的各部位的受力分析，在鋪層設計中考慮在管道兩端纏繞加強層，提高管道連接部位的強度，確保管道服役中的安全。
1.5　固化工藝
　　傳統的玻璃鋼管道是采用“先纏繞后固化”的方式進行生產的．管道容易產能內應力，降低了管道實際使用強度。高壓玻璃鋼井下管對力學性能的要求非常高，傳統的固化方式很難滿足要求。
　　目前，國內外玻璃鋼管道的生產中固化主要采用兩種技術，一是外固化技術，即“先纏繞后固化”，管道纏繞完成后，在管道外施加熱量，完成產品的固化；二是內固化技術，即“邊纏繞邊固化 在纏繞過程中，在芯軸內提供熱量，完成管道的固化。相比較而言，內固化技術對纏繞設備的要求更高，控制系統復雜。但內固化技術在纏繞的同時進行固化，提高生產效率，還可有效減少內應力，提高管道的使用強度。內固化與傳統的外加熱固化相比有兩個優點：
　　一是提高了產品品質。玻璃鋼固化是一個放熱的過程，管道從內而外固化，固化反應熱可以及時排出，使得固化工藝易于控制。在由內向外的固化過程中，樹脂被擠出，其中的孔隙也隨樹脂而擠出，因而可獲得較高的纖維含量，對提高產品的致密性也是有益的。外固化方式則是先固化外層，然后再固化內層，熱量由外向內傳遞，散失不掉的熱量造成熱量集中，使管道內應力加大，甚至造成樹脂開裂，降低了產品品質，纏繞過程中的氣泡、空隙等也不能及時排出，使產品的性能降低。
　　二是提高了生產效率。內固化實現了在線固化，其含義就是可以邊纏繞邊固化，管道纏繞完畢的同時固化也基本完成，這與傳統的玻璃鋼管道先纏繞，再將管道置于固化裝置上固化有很大區別，生產效率大大提高。

2　產品特點

　　與傳統的鋼制油套管相比，高壓玻璃鋼井下管具有以下特點：
2.1　耐腐蝕性好
　　玻璃鋼主要由玻璃纖維和基體樹脂兩部分組成?；w樹脂除了起粘接玻璃纖維、傳遞載荷等作用外，還起到防腐的作用，高壓玻璃鋼井下管基體樹脂主要采用的是環氧樹脂，這種樹脂化學鍵排布緊密、結構對稱性好、交聯度和分子量較高，所以表現出良好的防腐性能。
2.2　水力特性好
　　玻璃鋼管內壁光滑，流體阻力小，并且管道內壁在長期運行后不易結垢，仍能保持一定的光潔度，可免維護。而鋼管在運行過程中，內表面經常發生局部腐蝕，會變得越來越粗糙，易結垢，造成二次污染，其輸送能力會隨運行時間的延長而逐漸下降，具體對比參數見表1。

2.3　輕質高強
　　高壓玻璃鋼井下管密度為2.0g／cm³，只有碳鋼的1／4～1／6，可是拉伸強度卻很接近，甚至超過碳索鋼，而比強度可以與高級合金鋼相比。因此，將玻璃鋼管應用于井下這一需要減輕自重的制品中有著重要意義，這意味著相比鋼管，玻璃鋼管安裝于井下時在連接處受到的拉伸力將遠小于鋼管，大大減小了管道落井的可能性。
　　基于高壓玻璃鋼井下管的上述特點，使用高壓玻璃鋼井下管作為油管、套管可極大改進油田的采油工藝，這主要體現在兩方面。一方面對注水采油工藝來說，對水質的要求非常嚴格，用于采油工藝的含油污水，其礦物質含量每升不大于十幾毫克，顆粒也有相當嚴格的要求。然而，經過加工處理的水如果采用鋼管輸送，在經過較長的管線后，管線可能生銹、剝落，掉入水中而污染水質。這種含有鐵銹顆粒的水，在注水巖層過程中很容易引起巖層堵塞，造成所謂巖層中毒，使注水壓力急劇增加，嚴重者可使注水中斷，影響采油工藝的正常進行。由于玻璃鋼管內壁不銹蝕，始終光潔如初，大大改善了注水效果；另一方面由于的大多數油田都處于采油后期，目前廣泛進行三次采油，為增加油田的生產能力，需要注入聚丙烯酰胺等聚合物或注入CO₂等化學驅油物質，這種聚合物的水溶液，遇到鐵離子可能產生有害的化學反應，使聚合物降解，從而影響注聚效果，采用玻璃鋼管則可避免此類問題。

3　產品應用情況

　　今年，新疆的部分油田已經開始嘗試在注水工藝中使用玻璃鋼管。其中T10152井，井管壓力4.0MPa，套管壓力5.0MPa，介質為常溫污水，T10129井，井管壓力9.0MPa，套管壓力9.0MPa，介質為常溫污水，兩口井運行至今尚未發現任何問題。

結　語

　　高壓玻璃鋼井下管應用于油田防腐，在發達已經得到廣泛應用，尤其是美國應用數量逐年增大，技術也目趨成熟，但是國內油田應用高壓玻璃鋼井下管還不多，隨著我國油田二次采油、三次采油對管材防腐蝕性要求的提高，尤其是節能環保意識的逐步提高，相信高壓玻璃鋼井下管用來部分替代鋼管作為油／套管也將成為必然的趨勢。本文通過高壓玻璃鋼井下管的工藝特點，產品特點和實際應用情況三方面對高壓玻璃鋼井下管做了介紹，希望能引起國內油田廣大技術人員的重視，以使得該管材在國內能得到快速、健康發展。