一种多层复合防偏磨连续抽油杆的制作方法技术

本发明专利技术涉及一种多层复合防偏磨连续抽油杆的制作方法。其技术方案是在纤维增强树脂基体复合材料杆体的外表面的一段或几段覆有一层热固性耐磨层，使用缠绕+拉挤工艺，或编织+拉挤工艺，不仅赋予了抽油杆优异的耐腐蚀和耐偏磨性能，而且具有极好的弯曲性能和径向、轴向抗压性能，且抗磨性提高30%，耐温性最高达190℃。本发明专利技术采用缠绕拉挤、编织拉挤、注射拉挤和热固性树脂喷涂固化组合成型工艺，可以大幅提高纤维增强复合材料连续抽油杆杆体生产的连续稳定性，配合专用的喷涂装置，保证了热固性树脂耐磨层在抽油杆杆体表面的位置分布满足设计需求，耐磨层与杆体的结合在线完成，生产效率高，结合强度大，避免了分层、脱落现象的发生。

Method for making multi-layer composite anti deviation grinding continuous sucker rod

The invention relates to a method for making a multi-layer composite eccentric grinding continuous sucker rod. The technical proposal is that the outer surface of fiber reinforced resin matrix composite rod of one or a plurality of sections is coated with a thermosetting wear-resisting layer, using the winding + pultrusion process, or woven + pultrusion process, not only gives the sucker rod corrosion resistance and excellent resistance to abrasion performance, but also has excellent the bending strength and the radial and axial compressive strength, abrasion resistance and heat resistance increased by 30%, up to 190 DEG C. The invention adopts winding pultrusion, braiding pultrusion, injection pultrusion and spraying thermosetting resin curing composite molding process, can greatly improve the stability of continuous fiber reinforced continuous sucker rod production of composite materials, with special spraying device, ensure the thermosetting resin wear resistant layer on the surface of the oil pumping rod position distribution to meet the design requirements, complete the online combination of wear-resisting layer and rod body, high production efficiency, high bonding strength, avoid delamination and shedding phenomenon.

【技术实现步骤摘要】
一种多层复合防偏磨连续抽油杆的制作方法
本专利技术涉及一种防偏磨连续抽油杆的制备方法，特别涉及一种多层复合防偏磨连续抽油杆的制作方法。
技术介绍
由于开发的油藏类型越来越复杂，同时井深的不断增加和井矿环境的不断恶化，腐蚀和偏磨问题成为油田采油工艺亟待解决的问题。因为具备轻质高强耐腐蚀的特点，所以复合材料抽油杆已开始逐步取代传统的金属抽油杆。目前采用的复合材料抽油杆主要包括玻璃钢抽油杆和碳纤维增强复合材料连续抽油杆两大类。玻璃钢抽油杆采用玻璃纤维增强热固性树脂的拉挤工艺一次成型制备，已广泛应用，但随着现代采油的可靠性要求不断提高，玻璃钢抽油杆已不能满足要求，主要存在以下问题，1、抽油杆耐偏磨性不好；2、疲劳强度不够；3、玻璃钢抽油杆均定长，两端各有一个金属接头，根与根之间采用金属抽油杆应用的金属接箍进行连接，由于结构复杂，加工难度大，价格昂贵。每一根玻璃钢抽油杆用两个金属接头，这两个金属接头的成本远高于一根玻璃钢杆体的成本；另外与传统金属抽油杆相比较，除了杆体部分更换了材质，整个抽油杆柱的其他部分并无改变，传统金属抽油杆柱接头多，断脱几率高，活塞效应明显，接箍与油管偏磨严重的问题并未得到解决。中国专利CN1417449公开了一种防磨抽油杆的制备方法，该方法是在已成型的抽油杆本体上二次注塑成型尼龙等材质的防磨块，减少使用的包覆材料，降低连续包覆成本和工艺复杂性，但其注塑防磨块尺寸较小，相对独立的分布于杆体，经常发生防磨块与杆体脱离，出现“糖葫芦”现象。另外，其杆体定长，不能解决传统金属抽油杆接头多，断脱事故率大，活塞效应大等缺陷；而且尺寸较小的杆体上加装防偏磨块是不能解决金属接头和接箍与油管之间的偏磨问题的，而这才是抽油杆、管偏磨需要解决的重点。CN101396874公开了一种防偏磨复合材料抽油杆的制备方法及装置，其制备方法是在已成型的复合材料抽油杆杆体上，利用浸渍过树脂胶液的芳纶、高分子量聚乙烯等耐磨纤维连续缠绕成型螺旋筋状的防偏磨层，以达到防偏磨效果。其螺旋筋状的防偏磨层，由于是以耐磨纤维增强热固性树脂，因此虽然纤维是具有耐磨特性的，但与热固性树脂形成复合材料后，其耐磨性能下降很多，寿命并不能延长多少。除了其具备螺旋筋状的防偏磨层之外，其缺点与普通的玻璃钢抽油杆一样。中国专利CN1461870公开了一种碳纤维增强复合材料连续抽油杆及制备方法，采用碳纤维为增强材料，并由横向排列的芳纶或超高分子量聚乙烯纤维束和纵向的玻璃纤维组成整体包覆复合，主要解决增强抽油杆横向层间剪切强度，从而避免抽油杆在油井中发生纵向劈裂的问题，同时也提高了杆体的耐偏磨性和强度。但是该抽油杆采用拉挤、包覆的一次整体加工方法（包括放丝-浸树脂胶-包覆层包覆-预成型-固化-盘绕工序），包覆层为纤维织物增强热固性树脂，不仅加大了材料成本，而且纤维织物包覆层的耐偏磨性不够理想。另外，由于该碳纤维增强复合材料连续抽油杆截面形状为矩形或椭圆形，且其厚度只有3～5mm，在应用专用设备起下井作业时，夹持部分的材料几乎无法选择，而且只能采用两片式夹持，左右方向无法限位，很容易发生杆体偏出夹持部分的现象。因此其专用下井作业设备夹持部分结构及材料开发难度较大，成为碳纤维增强复合材料连续抽油杆应用中的技术瓶颈，限制了该产品大规模推广应用。专利技术专利CN200910272324.X公开了一种连续抽油杆，使用单向增强纤维拉挤、包覆热塑性耐磨层的方法，其结构存在径向压缩性能较差，热塑性耐磨层硬度不高，耐磨性能较差等缺陷，无法满足长期使用及作业要求。中国专利文献号为103075112A，专利名称为《一种纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆及其制备装置和方法》，为本公司于2012年11月30日申报的一项专利技术专利，其技术方案是在纤维增强树脂基体复合材料杆体的外表面的一段或几段覆有一层热塑性塑料耐磨层，杆体采用的纤维为玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维的一种制成，树脂基体为环氧树脂、聚氨酯树脂或乙烯基酯树脂的一种。通过在牵引装置和卷绕装置之间设置有一台塑料挤出机和冷却装置，利用塑料挤出机在成型抽油杆体的一段或几段的表面附着一层热塑性塑料耐磨层，然后经过冷却装置冷却处理，形成纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆。有益效果是：赋予了抽油杆优异的耐腐蚀和耐偏磨性能，又极大的减少了接头数量，降低了断脱几率和活塞效应，另外，其生产效率高，操作简便。其存在的问题是，由于采用的热塑性塑料耐磨层，其弯曲性能和径向、轴向抗压性能稍逊一些；另外，耐温性、抗磨性也比热固性耐磨层的性能差一些。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种多层复合防偏磨连续抽油杆及其制备装置和方法，是在纤维增强树脂基体复合材料杆体的外表面的一段或几段覆有一层热固性耐磨层，使用缠绕+拉挤工艺，或编织+拉挤工艺，不仅赋予了抽油杆优异的耐腐蚀和耐偏磨性能，而且具有极好的弯曲性能和径向、轴向抗压性能，且抗磨性提高30%，耐温性最高达190℃。本专利技术提到的一种多层复合防偏磨连续抽油杆的制作方法，包括以下步骤制成：（a）从放丝架（1）引出多束纤维，在牵引装置（11）的牵引下经过注射模具（4），注射模具（4）内充满注射机（5）注入的树脂基体胶液（4.3），树脂基体为环氧树脂、乙烯基酯树脂或聚氨酯树脂；（b）在内层纵向纤维（A）与外层纵向纤维（C）之间使用编织机或缠绕机（2）编织一层增强的缠绕层或编织层（B），其中，通过缠绕机（3）缠绕一层或多层0.1～2mm厚度，缠绕角度为15～85°的缠绕层；或者使用编织机（3）在内层纵向纤维（A）与外层纵向纤维（C）之间，缠绕一层或多层厚度为0.1～2mm，交叉角度为15～85°的编织层；（b）经注射模具（4）内胶液浸渍的纤维束再经过拉挤模具（7）固化成型，拉挤模具（7）的入口处设有模具冷却装置（6），用于降低模具入口温度，避免模具温度传导至注射模具（5）；在拉挤模具（7）周围、模具冷却装置（6）的后面，分布有模具加热装置（8），在2～4段加热，固化温度在95～180℃之间，呈梯度升温方式，拉挤速度在0.08～1.5米/分钟之间，拉挤出复合材料杆体；拉挤出的复合材料杆体进入后固化加热炉（9）进行热应力处理及后固化，后固化结束，通过牵引装置（11）；（c）在注射拉挤设备的牵引装置（11）和卷绕装置（14）之间，设置一台套热固性树脂喷涂设备装置（12）和固化装置（13），利用热固性树脂喷涂设备（12）在成型抽油杆体上的一段或几段的表面附着一层热固性耐磨层，然后经过固化装置（13）；经充分固化后，利用卷绕装置（11）将其卷绕在直径为1.5m～3.5m的圆盘上。本专利技术的有益效果是：本专利技术的抽油杆，在纤维增强复合材料连续抽油杆拉挤工艺基础上增加了缠绕层或者编织层，增加了径向强度和轴向抗压强度，提高了弯曲性能，降低了弯曲直径；表面喷涂的连续一段或断续几段热固性耐磨层，赋予了抽油杆优异的耐腐蚀和耐偏磨性能，与现有热塑耐磨层相比提高30%，而且耐温性更好，最高能达到190℃；另外，采用专用的喷涂设备，不同于普通的喷涂设备，这种注射喷涂设备所喷涂的树脂经计量泵精确计量，保证喷涂厚度的一致性；静态混料器的应用可以保证树脂的充分混合，对制品性能的一致性起到关键作用；恒温装置保证喷涂树脂的性状保持一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层复合防偏磨连续抽油杆的制作方法，其特征是包括以下步骤制成：（a）从放丝架（1）引出多束纤维，在牵引装置（11）的牵引下经过注射模具（5），注射模具（5）内充满注射机（4）注入的树脂基体胶液（4.3），树脂基体为环氧树脂、乙烯基酯树脂或聚氨酯树脂；（b）在内层纵向纤维（A）与外层纵向纤维（C）之间使用编织机或缠绕机（2）编织一层增强的缠绕层或编织层（B），其中，通过缠绕机（3）缠绕一层或多层0.1～2mm厚度，缠绕角度为15～85°的缠绕层；或者使用编织机（3）在内层纵向纤维（A）与外层纵向纤维（C）之间，缠绕一层或多层厚度为0.1～2mm，交叉角度为15～85°的编织层；（b）经注射模具（4）内胶液浸渍的纤维束再经过拉挤模具（7）固化成型，拉挤模具（7）的入口处设有模具冷却装置（6），用于降低模具入口温度，避免模具温度传导至注射模具（5）；在拉挤模具（7）周围、模具冷却装置（6）的后面，分布有模具加热装置（8），在2～4段加热，固化温度在95～180℃之间，呈梯度升温方式，拉挤速度在0.08～1.5米/分钟之间，拉挤出复合材料杆体；拉挤出的复合材料杆体进入后固化加热炉（9）进行热应力处理及后固化，后固化结束，通过牵引装置（11）；（c）在注射拉挤设备的牵引装置（11）和卷绕装置（14）之间，设置一台套热固性树脂喷涂设备装置（12）和固化装置（13），利用热固性树脂喷涂设备（12）在成型抽油杆体上的一段或几段的表面附着一层热固性耐磨层，然后经过固化装置（13）；经充分固化后，利用卷绕装置（11）将其卷绕在直径为1.5m～3.5m的圆盘上。...

【技术特征摘要】
1.一种多层复合防偏磨连续抽油杆的制作方法，其特征是包括以下步骤制成：（a）从放丝架（1）引出多束纤维，在牵引装置（11）的牵引下经过注射模具（5），注射模具（5）内充满注射机（4）注入的树脂基体胶液（4.3），树脂基体为环氧树脂、乙烯基酯树脂或聚氨酯树脂；（b）在内层纵向纤维（A）与外层纵向纤维（C）之间使用编织机或缠绕机（2）编织一层增强的缠绕层或编织层（B），其中，通过缠绕机（3）缠绕一层或多层0.1～2mm厚度，缠绕角度为15～85°的缠绕层；或者使用编织机（3）在内层纵向纤维（A）与外层纵向纤维（C）之间，缠绕一层或多层厚度为0.1～2mm，交叉角度为15～85°的编织层；（b）经注射模具（4）内胶液浸渍的纤维束再经过拉挤模具（7）固化成型，拉挤模具（7）的入口处设...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞星，刘洋，吴永太，李强，
申请(专利权)人：胜利油田新大管业科技发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东,37