[发明专利]一种多层耐磨擦碳纤维连续抽油杆的制备方法

说明书

此申请是下述发明的分案申请：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。

技术领域

本发明属于油田采油技术领域，尤其涉及一种多层耐磨擦碳纤维连续抽油杆的制备方法。

背景技术

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，科研人员发明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。

发明内容

本发明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，进而解决上述背景技术中提出的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

本发明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％。

本发明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；