一种多层耐摩擦碳纤维连续抽油杆的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种多层耐磨擦碳纤维连续抽油杆的制备方法，一，将纱架上的碳纤维和玻璃纤维引入无尘恒温室内，并使二者各自经由一个树脂槽，二，通过扶线板A和圆形布线盘将涂有树脂的碳纤维聚拢排布后，三，通过圆形布线盘将上一步骤中涂有树脂的玻璃纤维均匀环绕在抽油杆半成品周围，四，将抽油杆半成品继续引入烘干装置A进行烘干；五，将抽油杆半成品继续引入挤塑机；六，将抽油杆半成品继续引入雾化室，在雾化室中通过雾化喷涂的方式向抽油杆半成品的表面喷涂石墨烯，然后在喷涂后通过烘干装置B进行烘干得成品。本发明专利技术通过此方法可生产出一种多层耐摩擦连续抽油杆，具有重量轻，耐磨损，抗扭强度、抗剪强度、抗拉强度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种多层耐磨擦碳纤维连续抽油杆的制备方法此申请是下述专利技术的分案申请：专利名称为：一种多层耐磨擦碳纤维连续抽油杆及制备装置和制备方法；专利号为：2016108732187；申请日为：2016-09-30。
本专利技术属于油田采油
，尤其涉及一种多层耐磨擦碳纤维连续抽油杆的制备方法。
技术介绍
抽油杆是石油生产过程中常用的一种设备，采油时，通过抽油杆带动井下的抽油泵泵杆上下往复运动，从而将地层内的石油等液体泵送至地面。在使用过程中，通常要将抽油杆连接至上千米，在此种情况下，抽油杆要承受的自身悬重和抽油泵的负荷，因此承受的拉力比较大。现有的抽油杆多由钢材制成，但钢材存在重量大、易腐蚀、易磨损等物理缺陷，使得抽油杆的损耗居高不下。另外，现有的抽油杆大多为分段式结构，施工时需要逐段安装，因此施工效率比较低。为了解决上述问题，科研人员专利技术了一种碳纤维连续抽油杆，这种抽油杆利用碳纤维质量轻、韧性好、抗拉强度高等优越的物理性能，解决了上述问题。但这种抽油杆也存在一些缺陷：1、现有的碳纤维抽油杆的抗扭强度比较差；2、现有的碳纤维抽油杆中的碳纤维和玻璃纤维的走向均与抽油杆的长度方向相同，生产时，本该包覆在碳纤维外侧的玻璃纤维很容易掺入碳纤维束中，从而对抽油杆的强度造成不利影响。3、现有的碳纤维抽油杆的外层均为单纯的环氧树脂层，耐磨性较差。
技术实现思路
本专利技术提供一种多层耐磨擦碳纤维连续抽油杆的制备方法，以生产一种多层耐摩擦碳纤维连续抽油杆，进而解决上述
技术介绍
中提出的问题。本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本专利技术提供了一种多层耐磨擦碳纤维连续抽油杆，包括碳纤维芯体,所述的碳纤维芯体外依次螺旋缠绕有缠绕玻璃纤维层A和缠绕玻璃纤维层B，缠绕玻璃纤维层B外包覆有纵向玻璃纤维层，纵向玻璃纤维层外壁涂覆有环氧树脂层，碳纤维芯体由150根/12K---242根/12K，碳纤维通过环氧树脂粘结的碳纤维束构成，碳纤维拉伸强度4950Mpa以上，碳纤维芯体的质量百分含量为33.1---28.3％，碳纤维芯体直径为11--14mm，缠绕玻璃纤维层A和缠绕玻璃纤维层B两层缠绕玻璃纤维的缠绕螺旋角均为45°，缠绕方向相反，缠绕玻璃纤维层A和缠绕玻璃纤维层B由环氧树脂粘结在碳纤维芯体上，缠绕玻璃纤维层A和缠绕玻璃纤维层B的质量百分含量为5.0—5.9％，缠绕玻璃纤维层A和缠绕玻璃纤维层B两层的缠绕厚度为0.4—0.6mm，纵向玻璃纤维层的玻璃纤维与碳纤维芯体平行设置，纵向玻璃纤维层质量百分含量32—38％，纵向玻璃纤维层由42根/2400tex--106根/2400tex的玻璃纤维组成，纵向玻璃纤维层由环氧树脂粘结在缠绕玻璃纤维层B外壁，抽油杆的两个端头连接有抽油杆接头，抽油杆接头与抽油杆杆体的连接处能承受的拉力达到698KN，剪切强度达到92MPa；拉伸弹性模量150Gpa以上，环氧树脂层的外侧还包覆有聚乙烯层。抽油杆的外侧还设有石墨烯层。所述的缠绕玻璃纤维层A、缠绕玻璃纤维层B及纵向玻璃纤维层中的玻璃纤维采用S级无碱玻璃纤维，玻璃纤维强度2500Mpa以上；线密度2400±5％TEX；拉伸弹性模量88Gpa以上、含水率0.1％以下，所述的环氧树脂耐温160℃，环氧树脂拉伸强度60-85Mpa、拉伸模量2.5-3.0Gpa、伸长率3.5-5.0％、弯曲强度100-135Mpa、弯曲模量2.5-3.5Gpa，环氧树脂耐温达到160℃。环氧树脂购自惠柏新材料科技(上海)股份有限公司。所述的抽油杆接头主要由锥套、外套管和连接头组成，外套管与连接头之间通过螺纹连接，连接头将锥套封装在外套管内，锥套与外套管的接触面为圆锥面，所述的锥套的两端各加工有一个切口，切口沿轴线方向切入，两个切口所在的平面相互垂直，切口的长度占锥套总长度的百分比为85％-90％。本专利技术提供了一种多层耐磨擦碳纤维连续抽油杆的制备装置，包括纱架、树脂槽、缠绕机A、缠绕机B、拉挤模具、烘干装置A、长度计量装置、挤塑机、牵引机和卷盘，所述的树脂槽、缠绕机A和缠绕机B设置在无尘恒温室内，所述的纱架上放置有卷轴，碳纤维原料和玻璃纤维原料均为缠绕在卷轴上的线状结构，从纱架上的卷轴上引出的碳纤维依次通过树脂槽、缠绕机A、缠绕机B、拉挤模具、烘干装置A、长度计量装置和挤塑机制成抽油杆成品，抽油杆成品通过牵引机后缠绕在卷盘上；所述的树脂槽的两端分别设置有扶线板A和扶线板B，两块扶线板上均设置有扶线孔阵列，碳纤维或玻璃纤维从扶线板A穿入后从扶线板B穿出且分层排列，树脂槽包括树脂滴管、加热水套和回收槽，树脂滴管设置在每一层碳纤维的上方，加热水套通过热水或热油的循环实现其加热功能，所述的树脂槽内的各树脂滴管上下错位分布；所述的缠绕机A和缠绕机B的结构相同，均包括一个安装在空心轴上的、由电机驱动的转盘，两个转盘的来料一侧均设置有预成型模具，缠绕机A的进料处设置有用于将各股碳纤维均匀分布在圆形面上的圆形布线盘，缠绕机B的进口处设置有一个脱模剂加注装置，每个缠绕机的转盘的侧面的边缘至少对称设置有两个缠绕有玻璃纤维的卷轴，每个卷轴的内侧对应设置有一个扶线针，卷轴上的玻璃纤维穿过扶线针后缠绕在碳纤维芯体上，形成缠绕玻璃纤维层A和缠绕玻璃纤维层B；所述的树脂槽、缠绕机A和缠绕机B均设置在无尘恒温室内；所述的无尘恒温室与拉挤模具之间也设置有圆形布线盘，所述的碳纤维束从该圆形布线盘中央的通孔穿过，从纱架上的卷轴上引出的玻璃纤维经由设置在无尘恒温室内的另一树脂槽后，在该圆形布线盘的作用下均匀分布在碳纤维的周围，该圆形布线盘的进料一侧也设置有一个脱模剂加注装置；所述的拉挤模具为长条状结构，拉挤模具的外侧延长度方向套有三个模具加热装置；所述的烘干装置A为带有上盖的箱体式结构，通过打开上盖可将抽油杆半成品含于箱体内，以实现环绕加热烘干；所述的卷盘安装在电驱动的卷盘支架上。本专利技术还包括雾化室和烘干装置B，雾化室和烘干装置B设置在挤塑机和牵引机之间，抽油杆半成品从挤塑机出来后，先后通过雾化室和烘干装置B，然后进入牵引机，烘干装置B与烘干装置A的结构相同。所述的卷盘的直径大于3米。卷盘与卷盘支架之间为可拆卸连接。本专利技术提供了一种所述的多层耐磨擦碳纤维连续抽油杆的制备方法包括：步骤一，将纱架上的碳纤维和玻璃纤维引入无尘恒温室内，并使二者各自经由一个树脂槽，在此过程中，通过树脂槽上的树脂滴管向碳纤维和玻璃纤维上滴洒树脂；步骤二，通过扶线板和圆形布线盘将涂有树脂的碳纤维聚拢排布后，在预成型模具的聚拢挤压作用下初步形成碳纤维芯体，碳纤维芯体再经由缠绕机A和缠绕机B，缠绕机A和缠绕机B先后将两层缠绕玻璃纤维缠绕在碳纤维芯体上，形成缠绕玻璃纤维层A和缠绕玻璃纤维层B，然后将抽油杆半成品引出无尘恒温室，缠绕机A和缠绕机B上的转盘的转动方向相反，缠绕的螺旋角通过调整扶线针与碳纤维之间的相对位置进行控制；与此同时，将涂有树脂的玻璃纤维引出无尘恒温室；步骤三，通过圆形布线盘将上一步骤中涂有树脂的玻璃纤维均匀环绕在抽油杆半成品周围，并与抽油杆半成品一同穿过拉挤模具，以使得碳纤维和玻璃纤维被充分压紧，并形成纵向玻璃纤维层，在此过程中，通过拉挤模具外侧套装的模具加热装置进行加热，以使树脂固化，三个模具加热装置的加热温度按照产品行进方向依本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层耐磨擦碳纤维连续抽油杆的制备方法，其特征在于：包括：步骤一，将纱架(1)上的碳纤维(3)和玻璃纤维(26)引入无尘恒温室(17)内，并使二者各自经由一个树脂槽(4)，在此过程中，通过树脂槽(4)上的树脂滴管(25)向碳纤维(3)和玻璃纤维(26)上滴洒树脂；步骤二，通过扶线板A(24)和圆形布线盘(23)将涂有树脂的碳纤维(3)聚拢排布后，在预成型模具(22)的聚拢挤压作用下初步形成碳纤维芯体(28)，碳纤维芯体(28)再经由缠绕机A(5)和缠绕机B(6)，缠绕机A(5)和缠绕机B(6)先后将两层缠绕玻璃纤维缠绕在碳纤维芯体(28)上，形成缠绕玻璃纤维层A(29)和缠绕玻璃纤维层B(34)，然后将抽油杆半成品引出无尘恒温室(17)，缠绕机A(5)和缠绕机B(6)上的转盘(20)的转动方向相反，缠绕的螺旋角通过调整扶线针(21)与碳纤维之间的相对位置进行控制；与此同时，将涂有树脂的玻璃纤维(26)引出无尘恒温室(17)；步骤三，通过圆形布线盘(23)将上一步骤中涂有树脂的玻璃纤维(3)均匀环绕在抽油杆半成品周围，并与抽油杆半成品一同穿过拉挤模具(7)，以使得碳纤维(3)和玻璃纤维(26)被充分压紧，并形成纵向玻璃纤维层(30)，在此过程中，通过拉挤模具(7)外侧套装的模具加热装置(27)进行加热，以使树脂析出固化，三个模具加热装置(27)的加热温度按照产品行进方向依次为160℃，180℃，190℃；步骤四，将抽油杆半成品继续引入烘干装置A(8)进行烘干，以使树脂进一步脱水干燥；步骤五，将抽油杆半成品继续引入挤塑机(9)，以形成聚乙烯层(32)；步骤六，将抽油杆半成品继续引入雾化室(10)，在雾化室(10)中通过雾化喷涂的方式向抽油杆半成品的表面喷涂石墨烯，然后在喷涂后通过烘干装置B(11)进行烘干，形成抽油杆成品(14)。...

【技术特征摘要】
1.一种多层耐磨擦碳纤维连续抽油杆的制备方法，其特征在于：包括：步骤一，将纱架(1)上的碳纤维(3)和玻璃纤维(26)引入无尘恒温室(17)内，并使二者各自经由一个树脂槽(4)，在此过程中，通过树脂槽(4)上的树脂滴管(25)向碳纤维(3)和玻璃纤维(26)上滴洒树脂；步骤二，通过扶线板A(24)和圆形布线盘(23)将涂有树脂的碳纤维(3)聚拢排布后，在预成型模具(22)的聚拢挤压作用下初步形成碳纤维芯体(28)，碳纤维芯体(28)再经由缠绕机A(5)和缠绕机B(6)，缠绕机A(5)和缠绕机B(6)先后将两层缠绕玻璃纤维缠绕在碳纤维芯体(28)上，形成缠绕玻璃纤维层A(29)和缠绕玻璃纤维层B(34)，然后将抽油杆半成品引出无尘恒温室(17)，缠绕机A(5)和缠绕机B(6)上的转盘(20)的转动方向相反，缠绕的螺旋角通过调整扶线针(21)与碳纤维之间的相对位置进行控制；与此同时，将涂有树脂的玻璃纤维(26)引出无尘恒温室(17)；步骤三，通过圆形布线盘(23)将上一步骤中涂有树脂的玻璃纤维(3)均匀环绕在抽油杆半成品周围，并与抽油杆半成品一同穿过拉挤模具(7)，以使得碳纤维(3)和玻璃纤维(26)被充分压紧，并形成纵向玻璃纤维层(30)，在此过程中，通...

【专利技术属性】
技术研发人员：席小平，
申请(专利权)人：席小平，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23