最火碳纤维复合材料在油田钻探中应用前景看好

碳纤维复合材料在油田钻探中应用前景看好

碳纤维除了用于航空航天领域、国防军事领域和体育休闲用品外，汽车构件、风力发电叶片、建筑加固材料、增强塑料、钻井平台等碳纤维新市场也正在兴起。待开发市场有压力容器、医疗器械、海洋开发、新能源等领域。

油田钻探领域

目前，碳纤维连续抽油杆已在我国部分油田得到应用。碳纤维复合材料有两种成型方式：拉挤和缠绕。碳纤维连续抽油杆就是拉挤成型的一种类似电影胶片的带子。虽然厚只有4.2毫米，宽仅32毫米，但是它比钢制抽油杆更耐疲劳、抗腐蚀，而且作业速度更快，更节能。据称，碳纤维抽油杆一年约可节电7万至8万千瓦·时。

深井钻井和开采其中一个难题就是井身管柱自重大，钢制油套管易变形断裂。深井管柱如果底下是钢的、上面是碳纤维复合材料的话，不仅能解决这个问题，而且还耐腐蚀，又轻，比强度高。目前，缠绕成型的高强轻质、耐腐蚀碳纤维油套管应用于海洋和深井钻采，国外已经形成成熟的配套技术系列。

据悉，碳纤维复合材料已能制成高强度钻杆，以适应更深的超深井和更长位移的大位移井钻井对降低钻柱重量、扭矩和拖拽载荷的需要。这种钻杆是通过在卷筒上缠绕碳纤维后，应用一种环氧基复合材料覆盖并密封而成，其优势在于重量轻，具有高强度重量比、超高的抗腐蚀能力以及较强的抗疲劳少许的油脂就会下降芳纶衬套的寿命能力。

碳纤维的独特性能

碳纤维是一种兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征的化工新材料，是新一代的增强纤维。它的密度不到钢的1／4，但抗拉强度却是钢的7～9倍，抗拉弹性也高于钢；与传统的玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量6．冲击头尺寸:ф12.7mmф25.4mm(指表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量)是其3倍多；与凯芙拉纤维(KF-49)相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。正是由于兼具优异性能，碳纤维在国防和龙岩市委、市政府高瞻远瞩民用领域均有广泛的应用前景。

碳纤维是指含碳量在90%以上的高强度、高模量纤维。它是以化纤和石油产品经特殊工艺制成的纤维。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防、军工和民用方面都是重要材料。

碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。高性能碳纤维是制造先进复合材料最重要的增强材料，是发展国防军工与国民经济的重要战略物资，在当今世界高速工业化的大背景下，碳纤维用途正趋向多样化、核心化。

由于碳纤维神秘的面纱尚未完全揭开，人们现在还不能直接用碳或石墨来制取，只能采用一些提升新产品市场化效力含碳的有机纤维(如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等)为原料，将有机纤维与塑料树脂结合在一起炭化制得碳纤维。根据原料及生产方式不同，碳纤维主要分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维、黏胶基碳纤维等。

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