[摘　要]高压玻璃钢井下管可替代油田上的钢管用于油管、套管等领域，本文主要从产品的工艺特点，产品特点及实际应用情况等方面对高压玻璃钢井下管进行了介绍，并认为高压玻璃钢井下管是一种很有前途的产品，值得在油田上大力推广。
[关键词]高压玻璃纤维井下管特点 应用

　　随着我国部分主要油田进入高含水开发期。油田上为了提高采收率，常使用注水、注二氧化碳、注聚合物、以及三元复合驱油等技术，而普遍采用的则是注水工艺，借以增加地层压力，提高产液量，从而达到稳产增产的目的。但是，由于我国淡水资源匮乏，所以在注水工艺中多采用污水回注，根据国内某油田的调查研究表明，由于在回注的污水中含有大量的腐蚀性物质 如：H₂S，SO₂，NaCl，Ca²⁺等。这些物质对金属的平均腐蚀速度为每年1～1.7mm。由于介质的腐蚀性越来越强，导致油管的腐蚀更加严重。
　　为了解决腐蚀问题，油田采取了很多措施，如在水处理时加入缓蚀剂、对钢管进行里外涂层等，但这些方法不能从根本上解决问题，运行几个月或者一两年即发生腐蚀穿孔的情况并不少见 玻璃钢管本身即为耐腐蚀材料，可从根本上解决此问题，目前，玻璃钢管在油田的应用日益受到关注，已作为地面管线广泛的替代钢管使用，而此次我们所研制的高压玻璃钢井下管则可替代钢管作为井下的油管和套管使用，下面就从该产品的工艺特点，产品特点以及实际应用情况等三方面对这一新型产品进行介绍。

1　工艺特点

1.1　工艺流程
　　高压玻璃钢井下管以环氧树脂为基体，以高强玻璃纤维为增强材料，在钢制芯轴外采用缠绕工艺而成，缠绕的同时于芯轴内通水蒸气加热固化，固化后再在管两端制作用于连接的阳螺纹后成型，其生产工艺流程如图1所示。
　　工艺流程如下：

1.2　结构特点
　　高压玻璃钢井下管在结构上没有严格的内衬层与加强层的区分，管道在服役过程中还要承受拉伸、弯曲等复杂应力，因此管道在铺层设计和固化方式等方面与普通的玻璃钢管道有很大区别。普通玻璃钢管道大多在内部制作一层富树脂层或其他材质的内衬层以防止渗漏，而高压玻璃钢井下管无内衬层，它只是通过缠绕与铺层设计和优化固化工艺达到高力学性能、高承压能力的要求。
1.3　管道连接
　　管子的连接技术一直是管道应用中为关键的技术之一，高压玻璃钢井下管也不例外。高压玻璃钢井下管采用玻璃钢管箍连接，螺纹执行美国石油学会API 5B《套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验规范》，其的连接方式示意如图2所示。

1.4　结构设计
　　高压玻璃钢井下管在服役过程中长期承受拉伸、压缩、弯曲、内压、外压和热循环的复合应力的作用，对管材的力学性能、耐压性能，密封性能要求较高．这就需要有合理的缠绕工艺和铺层设计(玻璃纤维在芯轴上缠绕角度、缠绕规律等)，以便充分发挥玻璃纤维的增强能力，提高玻璃钢井下管的轴向强度、抗弯曲和承压能力等力学性能指标。一般地面玻璃钢管道环向强度高，而轴向强度相对较弱，高压玻璃钢井下管在铺层设计上采用双角度多切点螺旋缠绕工艺，这种缠绕工艺提高了管道环向强度的同时改善了管道的轴向强度。通过对管道的各部位的受力分析，在铺层设计中考虑在管道两端缠绕加强层，提高管道连接部位的强度，确保管道服役中的安全。
1.5　固化工艺
　　传统的玻璃钢管道是采用“先缠绕后固化”的方式进行生产的．管道容易产能内应力，降低了管道实际使用强度。高压玻璃钢井下管对力学性能的要求非常高，传统的固化方式很难满足要求。
　　目前，国内外玻璃钢管道的生产中固化主要采用两种技术，一是外固化技术，即“先缠绕后固化”，管道缠绕完成后，在管道外施加热量，完成产品的固化；二是内固化技术，即“边缠绕边固化 在缠绕过程中，在芯轴内提供热量，完成管道的固化。相比较而言，内固化技术对缠绕设备的要求更高，控制系统复杂。但内固化技术在缠绕的同时进行固化，提高生产效率，还可有效减少内应力，提高管道的使用强度。内固化与传统的外加热固化相比有两个优点：
　　一是提高了产品品质。玻璃钢固化是一个放热的过程，管道从内而外固化，固化反应热可以及时排出，使得固化工艺易于控制。在由内向外的固化过程中，树脂被挤出，其中的孔隙也随树脂而挤出，因而可获得较高的纤维含量，对提高产品的致密性也是有益的。外固化方式则是先固化外层，然后再固化内层，热量由外向内传递，散失不掉的热量造成热量集中，使管道内应力加大，甚至造成树脂开裂，降低了产品品质，缠绕过程中的气泡、空隙等也不能及时排出，使产品的性能降低。
　　二是提高了生产效率。内固化实现了在线固化，其含义就是可以边缠绕边固化，管道缠绕完毕的同时固化也基本完成，这与传统的玻璃钢管道先缠绕，再将管道置于固化装置上固化有很大区别，生产效率大大提高。

2　产品特点

　　与传统的钢制油套管相比，高压玻璃钢井下管具有以下特点：
2.1　耐腐蚀性好
　　玻璃钢主要由玻璃纤维和基体树脂两部分组成。基体树脂除了起粘接玻璃纤维、传递载荷等作用外，还起到防腐的作用，高压玻璃钢井下管基体树脂主要采用的是环氧树脂，这种树脂化学键排布紧密、结构对称性好、交联度和分子量较高，所以表现出良好的防腐性能。
2.2　水力特性好
　　玻璃钢管内壁光滑，流体阻力小，并且管道内壁在长期运行后不易结垢，仍能保持一定的光洁度，可免维护。而钢管在运行过程中，内表面经常发生局部腐蚀，会变得越来越粗糙，易结垢，造成二次污染，其输送能力会随运行时间的延长而逐渐下降，具体对比参数见表1。

2.3　轻质高强
　　高压玻璃钢井下管密度为2.0g／cm³，只有碳钢的1／4～1／6，可是拉伸强度却很接近，甚至超过碳索钢，而比强度可以与高级合金钢相比。因此，将玻璃钢管应用于井下这一需要减轻自重的制品中有着重要意义，这意味着相比钢管，玻璃钢管安装于井下时在连接处受到的拉伸力将远小于钢管，大大减小了管道落井的可能性。
　　基于高压玻璃钢井下管的上述特点，使用高压玻璃钢井下管作为油管、套管可极大改进油田的采油工艺，这主要体现在两方面。一方面对注水采油工艺来说，对水质的要求非常严格，用于采油工艺的含油污水，其矿物质含量每升不大于十几毫克，颗粒也有相当严格的要求。然而，经过加工处理的水如果采用钢管输送，在经过较长的管线后，管线可能生锈、剥落，掉入水中而污染水质。这种含有铁锈颗粒的水，在注水岩层过程中很容易引起岩层堵塞，造成所谓岩层中毒，使注水压力急剧增加，严重者可使注水中断，影响采油工艺的正常进行。由于玻璃钢管内壁不锈蚀，始终光洁如初，大大改善了注水效果；另一方面由于的大多数油田都处于采油后期，目前广泛进行三次采油，为增加油田的生产能力，需要注入聚丙烯酰胺等聚合物或注入CO₂等化学驱油物质，这种聚合物的水溶液，遇到铁离子可能产生有害的化学反应，使聚合物降解，从而影响注聚效果，采用玻璃钢管则可避免此类问题。

3　产品应用情况

　　今年，新疆的部分油田已经开始尝试在注水工艺中使用玻璃钢管。其中T10152井，井管压力4.0MPa，套管压力5.0MPa，介质为常温污水，T10129井，井管压力9.0MPa，套管压力9.0MPa，介质为常温污水，两口井运行至今尚未发现任何问题。

结　语

　　高压玻璃钢井下管应用于油田防腐，在发达已经得到广泛应用，尤其是美国应用数量逐年增大，技术也目趋成熟，但是国内油田应用高压玻璃钢井下管还不多，随着我国油田二次采油、三次采油对管材防腐蚀性要求的提高，尤其是节能环保意识的逐步提高，相信高压玻璃钢井下管用来部分替代钢管作为油／套管也将成为必然的趋势。本文通过高压玻璃钢井下管的工艺特点，产品特点和实际应用情况三方面对高压玻璃钢井下管做了介绍，希望能引起国内油田广大技术人员的重视，以使得该管材在国内能得到快速、健康发展。