[發明專利]一種碳纖維連續抽油桿及其制備裝置和方法

在審

• 申請號: 201710168856.3
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN108625794A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 張雷;楊斌;智勤功;宋清新;姜東;張中慧;鄭強;姜亦棟;劉曉玲;李淑芳
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B17/00
• 分類號: E21B17/00;D01F11/16;C08J5/06;B32B1/00
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所 37224
• 代理人: 董慶田

本發明公開了一種碳纖維連續抽油桿及其制備裝置和方法，其中碳纖維連續抽油桿，包括碳纖維增強層、高模量玻璃纖維層、纖維編織耐磨層，所述高模量玻璃纖維層包覆在碳纖維增強層外部，所述纖維編織耐磨層編織纏繞在高模量玻璃纖維層外部。所述碳纖維增強層采用縱向拉伸模量230GPa以上的連續丙烯腈基碳纖維，高模量玻璃纖維層為縱向拉伸模量90GPa以上的高模量玻璃纖維；纏繞層纖維編織耐磨層為耐磨高模量芳綸1414纖維。本發明解決油田采油生產中的腐蝕和偏磨問題，解決高溫洗井對桿體的影響、解決深井超深井采油問題為主要目的，制備出耐腐蝕和耐偏磨性能好、活塞效應小、作業使用方便的抽油桿。

技術領域

本發明涉及石油工業抽油桿，具體地說是一種碳纖維連續抽油桿及其制備裝置和方法。

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，腐蝕和偏磨問題成為油田采油工藝亟待解決的問題。因為具備輕質高強耐腐蝕的特點，所以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玻璃鋼抽油桿和碳纖維增強復合材料連續抽油桿兩大類。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，玻璃鋼抽油桿由于其耐磨性差、疲勞強度低、接頭結構復雜容易斷脫等原因，已不能滿足現場生產要求。由碳纖維增強復合材料制成的連續抽油桿在防磨、耐腐蝕方面性能優越，逐漸成為研究的熱點。

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，增強了抽油桿橫向層間剪切強度，避免抽油桿在油井中發生縱向劈裂。該抽油桿采用拉擠、包覆一次成形加工方法，包覆層為纖維織物增強熱固性樹脂，材料成本高，纖維織物包覆層耐磨性差；該抽油桿截面形狀為矩形或橢圓形，應用專用設備起下井作業時，容易發生桿體偏出夾持部分的現象，限制了該產品大規模推廣應用。

發明專利CN200910272324.X公開了一種連續抽油桿，使用單向增強纖維拉擠、包覆熱塑性耐磨層的方法，其結構存在徑向壓縮性能較差，熱塑性耐磨層硬度不高，耐磨性能較差等缺陷，無法滿足長期使用及作業要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種碳纖維連續抽油桿及其制備裝置和方法，以解決油田采油生產中的腐蝕和偏磨問題，解決高溫洗井對桿體的影響、解決深井超深井采油問題為主要目的，制備出耐腐蝕和耐偏磨性能好、活塞效應小、作業使用方便的抽油桿。

為了達成上述目的，本發明采用了如下技術方案，一種碳纖維連續抽油桿，包括碳纖維增強層、高模量玻璃纖維層、纖維編織耐磨層，所述高模量玻璃纖維層包覆在碳纖維增強層外部，所述纖維編織耐磨層編織纏繞在高模量玻璃纖維層外部。

所述碳纖維增強層采用縱向拉伸模量230GPa以上的連續丙烯腈基碳纖維，高模量玻璃纖維層為縱向拉伸模量90GPa以上的高模量玻璃纖維；纏繞層纖維編織耐磨層為耐磨高模量芳綸1414纖維。

所述連續丙烯腈基碳纖維和高模量玻璃纖維要浸潤樹脂基體膠液，所述耐磨高模量芳綸1414纖維要浸潤含有耐磨填料的多官能團環氧體系。

所述碳纖維連續抽油桿截面形狀為圓形，直徑為12mm～28mm，所述碳纖維增強層占截面積比例為35％～65％。

所述碳纖維增強層為閉環不規則波紋結構，波形數量在4～20之間，波峰半徑與波谷半徑差為0.5mm～1mm。

為了達成上述另一目的，本發明采用了如下技術方案，一種碳纖維連續抽油桿的制備裝置，包括自先至后依次設置的放絲架、碳纖維膠槽、小模具、編織機、外層膠槽、拉擠模具、后固化加熱爐、牽引裝置、噴碼裝置、收卷設備。

所述小模具和拉擠模具上均設置有模具冷卻裝置、模具加熱裝置。

所述放絲架、碳纖維膠槽之間還設置有預熱系統。