[發明專利]一種防偏磨抽油桿的制備方法及裝置

有效

• 申請號: 200710175257.0
• 申請日: 2007-09-28
• 公開（公告）號: CN101396874A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發明（設計）人: 楊小平;李鵬;杜中杰;崔昌瑞;趙秀平;于運花
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B29D31/00
• 分類號: B29D31/00;B29C70/52;B29C53/56;B29C65/48;B29C71/00;E21B17/00;B29K105/08;B29K63/00;B29K31/00;B29K309/08
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 何清清

技術領域

本發明是一種油田機械采油用抽油桿的制備方法和裝置，特別涉及拉擠和纏繞工藝制備高強度防偏磨復合材料抽油桿的方法和裝置。

背景技術

由于開發的油藏類型越來越復雜，同時井深的不斷增加和井礦環境的不斷惡化，復合材料抽油桿已開始逐步取代傳統的金屬抽油桿。目前采用的復合材料抽油桿主要包括傳統的玻璃鋼抽油桿和碳纖維增強復合材料連續抽油桿兩大類。傳統的玻璃鋼抽油桿采用玻璃纖維增強熱固性樹脂的拉擠工藝一次成型制備，已廣泛應用，但隨著現代采油的可靠性要求不斷提高，這種傳統的玻璃鋼抽油桿不能滿足要求，主要存在以下問題，1、抽油桿耐偏磨性不好；2、疲勞強度不夠；3、和桿體連接的金屬接頭一般采用整體結構，接頭加工難度大，受加工難度影響粘接面積較小；且膠接注膠時接頭與桿體間空腔內的空氣不易排出，導致注膠不滿或固化物內有大量氣泡，使得連接部分耐疲勞性不好，容易脫落，可靠性差，由此影響與抽油桿的壽命同步。中國專利CN1461870公開了一種碳纖維增強復合材料連續抽油桿及制備方法，采用碳纖維為增強材料，并由橫向排列的芳綸或超高分子量聚乙烯纖維束和縱向的玻璃纖維組成整體包覆復合，主要解決增強抽油桿橫向層間剪切強度，從而避免抽油桿在油井中發生縱向劈裂的問題，同時也提高了桿體的耐偏磨性和強度。但是該抽油桿采用拉擠、包覆的一次整體加工方法，(包括放絲-在線表面處理-浸樹脂膠-包覆層包覆-預成型-固化-后固化-盤繞工序)包覆層為織物，不僅加大材料成本，而且整體織物包覆層的耐偏磨性還不夠理想。并且對于碳纖維增強復合材料的連續抽油桿，在應用時必須采用專用下井作業設備，而專用下井作業設備開發難度較大，成為碳纖維增強復合材料連續抽油桿應用中的技術瓶頸，特別是近年來隨著碳纖維價格飚升，原材料成本大幅上升，因此限制了該產品大規模推廣應用。CN1417449A公開了一種防磨抽油桿的制備方法，該方法是在已成型的抽油桿本體上二次注塑成型尼龍等材質的防磨塊，減少使用的包覆材料，降低連續包覆成本和工藝復雜性，但二次注塑加工以及不同材料的特性差異導致抽油桿與防磨塊間的粘結強度較低，無法滿足抽油桿長壽命的使用要求。

發明內容

本發明提出一種耐偏磨抽油桿的加工制備方法，以提高抽油桿整體的耐偏磨性、降低綜合成本為主要目的，制備出耐偏磨性高、與金屬接頭連接可靠、整體性能好，能提高復合材料抽油桿的壽命、作業使用方便、成本低的抽油桿。

本發明還提供了制備該抽油桿的裝置。

本發明提出的防偏磨抽油桿的制備方法：由拉擠和纏繞工藝組合，其中包括：將玻璃纖維或其混雜纖維，浸漬樹脂基體后，通過拉擠固化成型工藝制備復合材料抽油桿桿體，在桿體表面連續纏繞浸漬過樹脂基體膠液的耐磨纖維，連續纏繞時纏繞角為15～75°之間，纏繞的速度為0.5～20圈/分鐘，纏繞纖維浸漬樹脂與拉擠工藝所用浸漬樹脂基體膠液相同，纏繞纖維后的桿體經固化工藝，制成表面有螺旋筋狀防偏磨層的抽油桿桿體，將抽油桿桿體切割成定長，與金屬接頭膠接成復合材料抽油桿，然后置于接頭固化爐中在120～180℃下處理兩個小時；將抽油桿整體采用拉伸預應力處理，拉力大小為100～250千牛。

上述方法的拉擠固化成型是公知的工藝方法，所用的樹脂基體為常用的環氧樹脂、乙烯基酯樹脂或不飽和樹脂的一種或者其混合樹脂。

上述方法的纏繞工藝中，在桿體上纏繞一束或多束耐磨纖維，形成一道或多道螺旋狀的筋。纏繞角度優選15～45°、速度優選0.5～5圈/分鐘，厚度優選0.5～1.5mm。纏繞后經過紅外加熱固化，固化溫度在95～180℃之間，采用梯度升溫方式。

上述方法中所述的耐磨纖維為公知的芳綸纖維、PBO纖維或超高分子量聚乙烯纖維。或其組合混雜纖維

上述方法中抽油桿體與金屬接頭膠接，采用的膠粘劑為高剪切強度環氧型膠粘劑，剪切強度為≥22N/mm²，25℃粘度為12～20Pa·S。注膠方式采用壓力注膠，壓力范圍為0.2～1Mpa。

所述的抽油桿體截面可以是圓形、方形或其它異形面。

所述的金屬接頭為內腔呈五級倒錐結構分體式金屬接頭，桿體從倒錐的小尺寸端插入腔體注膠連接。

上述方法中，所述的預應力處理后的抽油桿桿整體長度符合API標準。