[發明專利]一種多層耐磨擦碳纖維連續抽油桿的制備方法

在審

• 申請號: 201710067730.7
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN106837203A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 席小平
• 申請（專利權）人: 席小平
• 主分類號: E21B17/20
• 分類號: E21B17/20;E21B17/02;B29C47/02;B29C70/38;B29C70/52;B32B17/02;B32B17/12;B32B17/10;B32B27/32;B32B7/12;B32B1/08;B32B33/00;B32B37/10
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此申請是下述發明的分案申請：專利名稱為：一種多層耐磨擦碳纖維連續抽油桿及制備裝置和制備方法；專利號為：2016108732187；申請日為：2016-09-30。

技術領域

本發明屬于油田采油技術領域，尤其涉及一種多層耐磨擦碳纖維連續抽油桿的制備方法。

背景技術

抽油桿是石油生產過程中常用的一種設備，采油時，通過抽油桿帶動井下的抽油泵泵桿上下往復運動，從而將地層內的石油等液體泵送至地面。在使用過程中，通常要將抽油桿連接至上千米，在此種情況下，抽油桿要承受的自身懸重和抽油泵的負荷，因此承受的拉力比較大。現有的抽油桿多由鋼材制成，但鋼材存在重量大、易腐蝕、易磨損等物理缺陷，使得抽油桿的損耗居高不下。另外，現有的抽油桿大多為分段式結構，施工時需要逐段安裝，因此施工效率比較低。

為了解決上述問題，科研人員發明了一種碳纖維連續抽油桿，這種抽油桿利用碳纖維質量輕、韌性好、抗拉強度高等優越的物理性能，解決了上述問題。但這種抽油桿也存在一些缺陷：1、現有的碳纖維抽油桿的抗扭強度比較差；2、現有的碳纖維抽油桿中的碳纖維和玻璃纖維的走向均與抽油桿的長度方向相同，生產時，本該包覆在碳纖維外側的玻璃纖維很容易摻入碳纖維束中，從而對抽油桿的強度造成不利影響。3、現有的碳纖維抽油桿的外層均為單純的環氧樹脂層，耐磨性較差。

發明內容

本發明提供一種多層耐磨擦碳纖維連續抽油桿的制備方法，以生產一種多層耐摩擦碳纖維連續抽油桿，進而解決上述背景技術中提出的問題。

本發明所解決的技術問題采用以下技術方案來實現：

本發明提供了一種多層耐磨擦碳纖維連續抽油桿，包括碳纖維芯體,所述的碳纖維芯體外依次螺旋纏繞有纏繞玻璃纖維層A和纏繞玻璃纖維層B，纏繞玻璃纖維層B外包覆有縱向玻璃纖維層，縱向玻璃纖維層外壁涂覆有環氧樹脂層，碳纖維芯體由150根/12K---242根/12K，碳纖維通過環氧樹脂粘結的碳纖維束構成，碳纖維拉伸強度4950Mpa以上，碳纖維芯體的質量百分含量為33.1---28.3％，碳纖維芯體直徑為11--14mm，纏繞玻璃纖維層A和纏繞玻璃纖維層B兩層纏繞玻璃纖維的纏繞螺旋角均為45°，纏繞方向相反，纏繞玻璃纖維層A和纏繞玻璃纖維層B由環氧樹脂粘結在碳纖維芯體上，纏繞玻璃纖維層A和纏繞玻璃纖維層B的質量百分含量為5.0—5.9％，纏繞玻璃纖維層A和纏繞玻璃纖維層B兩層的纏繞厚度為0.4—0.6mm，縱向玻璃纖維層的玻璃纖維與碳纖維芯體平行設置，縱向玻璃纖維層質量百分含量32—38％，縱向玻璃纖維層由42根/2400tex--106根/2400tex的玻璃纖維組成，縱向玻璃纖維層由環氧樹脂粘結在纏繞玻璃纖維層B外壁，抽油桿的兩個端頭連接有抽油桿接頭，抽油桿接頭與抽油桿桿體的連接處能承受的拉力達到698KN，剪切強度達到92MPa；拉伸彈性模量150Gpa以上，環氧樹脂層的外側還包覆有聚乙烯層。

抽油桿的外側還設有石墨烯層。所述的纏繞玻璃纖維層A、纏繞玻璃纖維層B及縱向玻璃纖維層中的玻璃纖維采用S級無堿玻璃纖維，玻璃纖維強度2500Mpa以上；線密度2400±5％TEX；拉伸彈性模量88Gpa以上、含水率0.1％以下，所述的環氧樹脂耐溫160℃，環氧樹脂拉伸強度60-85Mpa、拉伸模量2.5-3.0Gpa、伸長率3.5-5.0％、彎曲強度100-135Mpa、彎曲模量2.5-3.5Gpa，環氧樹脂耐溫達到160℃。環氧樹脂購自惠柏新材料科技(上海)股份有限公司。

所述的抽油桿接頭主要由錐套、外套管和連接頭組成，外套管與連接頭之間通過螺紋連接，連接頭將錐套封裝在外套管內，錐套與外套管的接觸面為圓錐面，所述的錐套的兩端各加工有一個切口，切口沿軸線方向切入，兩個切口所在的平面相互垂直，切口的長度占錐套總長度的百分比為85％-90％。

本發明提供了一種多層耐磨擦碳纖維連續抽油桿的制備裝置，包括紗架、樹脂槽、纏繞機A、纏繞機B、拉擠模具、烘干裝置A、長度計量裝置、擠塑機、牽引機和卷盤，所述的樹脂槽、纏繞機A和纏繞機B設置在無塵恒溫室內，所述的紗架上放置有卷軸，碳纖維原料和玻璃纖維原料均為纏繞在卷軸上的線狀結構，從紗架上的卷軸上引出的碳纖維依次通過樹脂槽、纏繞機A、纏繞機B、拉擠模具、烘干裝置A、長度計量裝置和擠塑機制成抽油桿成品，抽油桿成品通過牽引機后纏繞在卷盤上；