[發(fā)明專利]一種帶有電加熱功能的連續(xù)碳纖維復合材料抽油桿及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610662077.4
• 申請日: 2016-08-11
• 公開（公告）號: CN106285499B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱波;曹偉偉;喬琨;王永偉
• 申請（專利權(quán)）人: 山東中恒碳纖維科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: E21B17/00
• 分類號: E21B17/00;H05B3/14;H05B3/18;H05B3/56;D04C1/12;D04C1/02;C08L63/00;C08L61/06;C08K9/10;C08K7/06;C08K7/08;C08K7/04;C08K7/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 趙妍

本發(fā)明公開了一種帶有電加熱功能的連續(xù)碳纖維復合材料抽油桿，包括碳纖維復合材料抽油桿桿體和埋設(shè)在所述抽油桿桿體內(nèi)部中心的柔性混雜纖維電加熱線，所述碳纖維復合材料抽油桿桿體為扁帶狀或圓形截面，所述桿體為連續(xù)長度；所述桿體截面結(jié)構(gòu)為中線內(nèi)埋入的柔性混雜纖維電加熱線，外部為碳纖維復合材料單向包埋結(jié)構(gòu)。本發(fā)明在抽油桿原有力學特性和使用壽命不變的基礎(chǔ)上增加了電加熱功能，通過在碳纖維電加熱線中進行混雜纖維的設(shè)計，在原有碳纖維遠紅外加熱特性的基礎(chǔ)上引入了高性能無機纖維的高模量、高力學壓縮強度和耐腐蝕耐高溫等優(yōu)良力學和熱學特性，有效提高電熱抽油桿的加熱持久性，提高了復雜工況條件下的采油效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于采油工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶有電加熱功能的連續(xù)碳纖維復合材料抽油桿及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著石油開采工業(yè)的發(fā)展和采用規(guī)模的提高，油井的深度和井下環(huán)境的復雜性都在不斷提高，目前國內(nèi)采油面臨的油井類型也出現(xiàn)了復雜多樣的趨勢，這促使了傳統(tǒng)鋼質(zhì)抽油桿逐漸被復合材料材質(zhì)的抽油桿所替代。而在井下復雜工況環(huán)境中，高集油田的井下環(huán)境更為棘手，由于該油田的原油凝固點高，含蠟高，油井結(jié)蠟嚴重，這給油田正常生產(chǎn)作業(yè)帶來很大困難。因此需要抽油桿自身帶有加熱特點以有效解決油井清蠟的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上問題，本發(fā)明提供了一種帶有電加熱功能的連續(xù)碳纖維復合材料抽油桿，從而解決目前稠油井遇到的種種結(jié)蠟等采油技術(shù)難題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種帶有電加熱功能的連續(xù)碳纖維復合材料抽油桿，包括碳纖維復合材料抽油桿桿體和埋設(shè)在所述抽油桿桿體內(nèi)部中心的柔性混雜纖維電加熱線，所述碳纖維復合材料抽油桿桿體為扁帶狀或圓形截面，所述桿體為連續(xù)長度；所述桿體截面結(jié)構(gòu)為中線內(nèi)埋入的柔性混雜纖維電加熱線，外部為碳纖維復合材料單向包埋結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述的碳纖維復合材料抽油桿桿體采用單向碳纖維預浸樹脂膠液拉擠固化成型，所述樹脂含量占比15-50％；

優(yōu)選的，所述的碳纖維為T300、T700、T800中的任意一種或多種，纖維規(guī)格和數(shù)量根據(jù)外型規(guī)格靈活調(diào)整；

優(yōu)選的，所述的樹脂膠液為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂中的任意一種。

優(yōu)選的，所述的柔性混雜纖維電加熱線包括內(nèi)部的柔性束狀混雜纖維和包覆內(nèi)部柔性束狀混雜纖維的熱塑性樹脂基界面層，所述熱塑性樹脂含量占比15-50％；

優(yōu)選的，所述柔性束狀混雜纖維采用碳纖維與高性能無機纖維混雜編織制備，所述碳纖維規(guī)格為1K、3K、6K、12K、24K任意一種單向纖維；所述高性能無機纖維包括碳化硅纖維、氧化鋁纖維、氮化硼纖維、碳化硼纖維中的一種或多種組合，所述高性能無機纖維與碳纖維的混雜比例可根據(jù)發(fā)熱功率靈活調(diào)整；

所述柔性混雜纖維電加熱線設(shè)置形狀根據(jù)加熱溫度要求靈活調(diào)節(jié)，優(yōu)選的，所述柔性混雜纖維電加熱線呈U型；

優(yōu)選的，所述熱塑性樹脂基界面層厚度在0.2-1mm之間，所述熱塑性樹脂基界面層所用樹脂為熱塑性的聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚中的任意一種或多種組合；

本發(fā)明還公開了所述帶有電加熱功能的連續(xù)碳纖維復合材料抽油桿的制備方法，制備步驟如下：

(1)將碳纖維與高性能無機纖維根據(jù)加熱要求進行混雜編織處理制成柔性束狀混雜纖維，之后在其表面涂覆一定厚度的熱塑性樹脂界面層，所述熱塑性樹脂含量控制在15-50％，整個電加熱線為連續(xù)長度，之后將電加熱線以U型拉緊備用；

(2)將步驟(1)中涂覆界面層柔性混雜纖維電加熱線固定在拉擠預定位裝置上，將放絲架上的多組碳纖維束引出，在牽引裝置的驅(qū)動下，碳纖維束進入浸膠槽充分浸漬樹脂膠液，所述樹脂含量控制在15-50％；