[實用新型]一種具有自調節抗沖擊結構的復合材料抽油桿

有效

• 申請號: 201821169404.3
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN208650803U
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 朱波;曹偉偉;王永偉;喬琨;張敏
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E21B17/00
• 分類號: E21B17/00;B32B1/08;B32B3/12;B32B27/12;B32B27/20;B32B27/02;B32B9/00;B32B9/04;B32B27/34;B32B27/32
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本實用新型提供一種具有自調節抗沖擊結構的復合材料抽油桿。所述復合材料抽油桿由內到外依次由中心混雜纖維增強熱固性樹脂復合材料剛性芯層、中部簧片結構混雜韌性纖維增強熱塑性樹脂復合材料自調節抗沖擊層以及表面蜂窩夾心結構碳纖維耐腐蝕層組成。各結構通過合理采用多種纖維混雜組合，從而有效發揮多種纖維的綜合特性，使得本實用新型的抽油桿同時具有抽油桿芯部的剛性、中間層對于井下沖擊力的自調節保護以及表面中空結構減重的耐腐蝕特性，從而有效提高抽油桿對井下復雜環境的適應性，并有效提高抽油桿使用壽命。

技術領域

本實用新型屬于采油工程技術領域，具體涉及一種具有自調節抗沖擊結構的復合材料抽油桿。

背景技術

隨著石油開采工藝的不斷發展以及采油領域對工作效率和復雜環境以及廢棄油井有效利用率的不斷提高，對于復雜工況和地質條件的油井的利用成為保證采油效果的重點，而面對日趨復雜的井下環境，抽油桿在工作過程中要更多的受到抽油過程中石質層的沖擊，傳統的鋼制抽油桿在沖擊中會不可避免的產生表面損傷甚至造成抽油桿的彎曲變形。

復合材料抽油桿是一種新型輕質抽油桿產品，具有重量輕、綜合力學特性優異等優勢，現有技術中多考慮通過添加高性能纖維諸如具有高強度以及高模量纖維從而增強抽油桿桿體的耐沖擊性，然而由于復合材料為多相復合結構，纖維增強樹脂基體的界面結構對于整體結構穩定性至關重要，所以要保證對于復雜沖擊環境的耐受性，有必要對傳統復合材料抽油桿的結構進行進一步研究和優化。

實用新型內容

針對上述現有技術的不足，發明人經長期的技術與實踐探索，提供一種具有自調節抗沖擊結構的復合材料抽油桿。所述抽油桿由內到外依次由中心混雜纖維增強熱固性樹脂復合材料剛性芯層、中部簧片結構混雜韌性纖維增強熱塑性樹脂復合材料自調節抗沖擊層以及表面蜂窩夾心結構碳纖維耐腐蝕層組成。各結構通過合理采用多種纖維混雜組合，從而有效發揮多種纖維的綜合特性，使得本發明的抽油桿同時具有抽油桿芯部的剛性、中間層對于井下沖擊力的自調節保護以及表面中空結構減重的耐腐蝕特性，從而有效提高抽油桿對井下復雜環境的適應性，并有效提高抽油桿使用壽命。

本實用新型的目的之一在于提供一種具有自調節抗沖擊結構的復合材料抽油桿。

本實用新型的目的之二在于提供上述抽油桿的應用。

為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

本實用新型的第一個方面，提供了一種具有自調節抗沖擊結構的復合材料抽油桿；抽油桿由內到外依次由中心混雜纖維增強熱固性樹脂復合材料剛性芯層、中部簧片結構混雜韌性纖維增強熱塑性樹脂復合材料自調節抗沖擊層以及表面蜂窩夾心結構碳纖維耐腐蝕層組成；

所述中心混雜纖維增強熱固性樹脂復合材料剛性芯層由高模量纖維混雜增強熱固性樹脂構成；樹脂基體含量控制在30-60％，其中剛性芯層的直徑根據使用要求控制為2-4mm；

進一步的，所述高模量纖維選自高模量碳纖維，包括但不限于M40、M40J、M55、M60、M60J中的任意一種或多種；更進一步的，也可在高模量碳纖維中混雜無機陶瓷纖維，如氧化鋁纖維、碳化硅纖維、碳化硼纖維、玄武巖纖維、石英纖維等其中的任意一種；

熱固性樹脂基體可選用環氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、脲醛樹脂、熱固性聚氨酯樹脂、有機硅樹脂、呋喃樹脂等其中的任意一種；

所述中部簧片結構混雜韌性纖維增強熱塑性樹脂復合材料自調節抗沖擊層由高韌性纖維構成簧片織物結構混雜增強熱塑性樹脂構成；樹脂基體含量控制在30-60％范圍內，中部簧片結構混雜韌性纖維增強熱塑性樹脂復合材料自調節抗沖擊層的厚度控制在2-10mm范圍內；

進一步的，所述高韌性纖維為芳綸纖維、UHMWPE纖維、PBO纖維中的任意一種或多種組合；

所述熱塑性樹脂包括但不限于氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚醚酮、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚酰胺、聚酰亞胺中的任一種；