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制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆及其制备装置。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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种石油工业采油设备的制备方法及装置，特别涉及一种。
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，利用浸溃过树脂胶液的芳纶、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。
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，以解决油田采油生产中的腐蚀和偏磨问题为主要目的，制备出耐腐蚀和耐偏磨性能好、接头少、断脱几率小、活塞效应小、作业使用方便的抽油杆。一种纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆，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，所述的热塑性塑料耐磨层为高密度聚乙烯、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯、聚甲醛、尼龙、聚苯醚、聚砜、聚四氟乙烯或聚醚醚酮中的一种，热塑性塑料耐磨层的厚度为I 10mm，所述的纤维增强树脂基体复合材料杆体采用的纤维为玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维的一种，采用的树脂基体为环氧树脂、聚氨酯树脂或乙烯基酯树脂的一种，制成的杆体的连续长度为I 5000m。一种纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆的制备装置，包括放丝架、预处理加热炉、注射机、注射模具、模具冷却装置、拉挤模具、模具加热装置、控制部分、后固化加热炉、牵引装置、卷绕装置组成注射拉挤成型设备，在注射拉挤成型设备的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；在注射模具的底部装有一个或一个以上注胶嘴，顶部装有一个或一个以上真空嘴，真空嘴外接真空管，真空管与真空罐连接；所述的注射机通过底部的注胶嘴向注射模具内部注入树脂基体胶液。上述的塑料挤出机采用套管式包覆机头，包括螺旋面、芯线、挤出机螺杆、过滤板、导向棒、电热器、口模和机体，所述的机体顶部设有挤出机螺杆和过滤板，机体内腔设有导向棒，导向棒外设有螺旋面，导向棒内穿有芯线，且贯通机体的左右两侧壁；所述的导向棒的外端设有电热器和口模。—种纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆的制备方法，其特征是包括以下步骤制成 (a)从放丝架引出多束纤维，在牵引装置的牵引下经过加热炉预处理，炉温在80 150°C之间；从加热炉出来的纤维进入注射模具，注射模具内充满注射机注入的树脂基体胶液，树脂基体为环氧树脂、乙烯基酯树脂或聚氨酯树脂； (b)经注射模具内胶液浸溃的纤维束再经过拉挤模具固化成型，拉挤模具的入口处设有模具冷却装置，用于降低模具入口温度，避免模具温度传导至注射模具；在拉挤模具周围、模具冷却装置的后面，分布有模具加热装置，在2 4段加热，固化温度在95 180°C之间，呈梯度升温方式，拉挤速度在O. 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进行热应力处理及后固化，后固化结束，通过牵引装置； (C)在注射拉挤设备的牵引装置和卷绕装置之间，设置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；经充分冷却至室温后，利用卷绕装置将其卷绕在直径为1.5m 3.5m的圆盘上。优选的，上述的纤维为碳纤维，其制备方法包括如下步骤: 将多束碳纤维丝经过放丝架的排丝孔进入到表面处理炉，炉温在80 150°C之间，牵引速度在0.08 1.5米/分钟之间，通过时间为1.0 12.5分钟,热处理后的碳纤维进入注射模具，注射模具内充满注射机注入的树脂胶液，树脂胶液配比为多元醇:异氰酸酯=100:121 ;浸胶后的碳纤维进入拉挤模具，拉挤模具入口处利用循环水冷方式降至室温，但水冷后面，利用模具加热装置，将模具三段加热，温度为110°C、135°C、155°C ;成型后的复合材料杆继续以0.08 1.5米/分钟的速度前进，通过长度为2米，温度为150°C的后固化加热炉后固化处理，充分被空气冷却后，杆体经过牵引机，作为芯线进入塑料挤出机头，塑料挤出机连续挤出厚度为3_的高密度聚乙烯管坯，管坯在抽油杆杆体周围，当管坯接触空气冷却时，产生较强的收缩力，保证高密度聚乙烯管坯紧紧包覆在抽油杆杆体外表面，带有一段具有耐磨层的纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆被卷绕至圆盘上完成。优选的，所述的纤维为高强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆，其特征是：在纤维增强树脂基体复合材料杆体（b）的外表面的一段或几段覆有一层热塑性塑料耐磨层（a），所述的热塑性塑料耐磨层（a）为高密度聚乙烯、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯、聚甲醛、尼龙、聚苯醚、聚砜、聚四氟乙烯或聚醚醚酮中的一种制成，热塑性塑料耐磨层（a）的厚度为1～10mm，所述的纤维增强树脂基体复合材料杆体（b）采用的纤维为玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维的一种制成，采用的树脂基体为环氧树脂、聚氨酯树脂或乙烯基酯树脂的一种，制成的杆体的连续长度为1～5000m。

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆，其特征是:在纤维增强树脂基体复合材料杆体(b)的外表面的一段或几段覆有一层热塑性塑料耐磨层(a)，所述的热塑性塑料耐磨层(a)为高密度聚乙烯、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯、聚甲醛、尼龙、聚苯醚、聚砜、聚四氟乙烯或聚醚醚酮中的一种制成，热塑性塑料耐磨层(a)的厚度为I 10mm，所述的纤维增强树脂基体复合材料杆体(b)采用的纤维为玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维的一种制成，采用的树脂基体为环氧树脂、聚氨酯树脂或乙烯基酯树脂的一种，制成的杆体的连续长度为I 5000mo2.—种纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆的制备装置，包括放丝架(I)、预处理加热炉(2)、注射机(3)、注射模具(4)、模具冷却装置(5)、拉挤模具(6)、模具加热装置(7)、控制部分(8)、后固化加热炉(9)、牵引装置(10)、卷绕装置(11)组成注射拉挤成型设备，其特征是:在注射拉挤成型设备的牵引装置(10)和卷绕装置(11)之间设置有一台塑料挤出机(12)和冷却装置(13)，利用塑料挤出机(12)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(13)冷却处理，形成纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆；在注射模具(4)的底部装有一个或一个以上的注胶嘴(4.1)，顶部装有一个或一个以上的真空嘴(4.2)，真空嘴(4.2)外接真空管，真空管与真空罐连接；所述的注射机(3)通过底部的注胶嘴(4.1)向注射模具内部注入树脂基体胶液(4.3) 。3.根据权利要求2所述的纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆的制备装置，其特征是:所述的塑料挤出机(12)采用套管式包覆机头，包括螺旋面(al)、芯线(a2)、挤出机螺杆(a3)、过滤板(a4)、导向棒(a5)、电热器(a6)、口模(a7)和机体(a8),所述的机体(a8)顶部设有挤出机螺杆(a3)和过滤板(a4),机体(a8)内腔设有导向棒(a5),导向棒(a5)外设有螺旋面(al),导向棒(a5)内穿有芯线(a2),且贯通机体(a8)的左右两侧壁；所述的导向棒(a5 )的外端设有电热器(a6 )和口模(a7 )。4.一种纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆的制备方法，其特征是包括以下步骤制成: Ca)从放丝架(I)引出多束纤维，在牵弓I装置(10)的牵弓I下经过加热炉(2)预处理，炉温在80 150°C之间；从加热炉(2)出来的纤维进入注射模具(4)，注射模具(4)内充满注射机(3)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)经注射模具(4)内胶液浸溃的纤维束再经过拉挤模具(6)固化成型，拉挤模具(6)的入口处设有模具冷却装置(5)，用于降...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔昌瑞，吴永太，
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：