[实用新型]具有自主修复功能的碳纤维复合材料抽油杆

说明书

本实用新型公开了一种具有自主修复功能的碳纤维复合材料抽油杆，属于油田采油技术领域。所述抽油杆由内到外依次包括碳纤维单向复合材料芯层、热塑性纤维热熔编织层和短切碳纤维增强热固性树脂耐腐蚀刚性层，其中：碳纤维单向复合材料芯层采用圆棒结构，以连续单向碳纤维长丝增强热固性树脂基体构成；热塑性纤维热熔编织层位于碳纤维单向复合材料芯层表面，采用热塑性有机纤维长丝编织制备；短切碳纤维增强热固性树脂耐腐蚀刚性层采用特定长度的短切碳纤维混入热固性树脂基体中，在热塑性纤维热熔编织层表面注射涂覆最终热固化形成。本实用新型能够解决目前采油设备中存在的碳纤维复合材料连续抽油杆的服役过程出现微缺陷的问题。

技术领域

本实用新型涉及油田采油技术领域，特别是指一种具有自主修复功能的碳纤维复合材料抽油杆。

背景技术

随着石油开采工业的发展和采油规模的不断提高，对于复杂油井的有效利用和更大深度油井的二次开发都成为重中之重的工作，目前国内采油的油井类型也出现了复杂的趋势，因此传统的钢制抽油杆逐渐被复合材料材质的抽油杆所替代。

复合材料属于多相固体材料，目前国内采用的抽油杆主要是玻璃纤维增强树脂基复合材料抽油杆和碳纤维复合材料抽油杆两种，这两种抽油杆重量轻、综合力学特性优异，但是由于井下环境的日益复杂，对于复合材料材质的摩擦磨损问题也越来越严重，尤其在稠油井和井下地质环境复杂的条件下，随着抽油杆的往复运动日益频繁，难免出现杆体表面的裂纹和缺陷，而较大的裂纹必然带来复合材料的缺陷扩展，进而影响杆体的正常使用，严重的还会造成杆体断裂。

实用新型内容

本实用新型提供一种具有自主修复功能的碳纤维复合材料抽油杆，能够解决目前采油设备中存在的碳纤维复合材料连续抽油杆的服役过程出现微缺陷的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

一种具有自主修复功能的碳纤维复合材料抽油杆，由内到外依次包括碳纤维单向复合材料芯层、热塑性纤维热熔编织层和短切碳纤维增强热固性树脂耐腐蚀刚性层，其中：

所述碳纤维单向复合材料芯层采用圆棒结构，以连续单向碳纤维长丝增强热固性树脂基体构成；

所述热塑性纤维热熔编织层位于所述碳纤维单向复合材料芯层表面，采用热塑性有机纤维长丝编织制备；

所述短切碳纤维增强热固性树脂耐腐蚀刚性层采用特定长度的短切碳纤维混入热固性树脂基体中，在所述热塑性纤维热熔编织层表面注射涂覆最终热固化形成。

进一步的，所述碳纤维单向复合材料芯层采用高强碳纤维的单向排布结构浸渍热固性树脂基体，该高强碳纤维采用T300、T700、T800、T1000中的一种，该热固性树脂基体采用环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂中的一种。

进一步的，所述碳纤维单向复合材料芯层的热固性树脂基体的含量控制在30％-60％范围内，所述碳纤维单向复合材料芯层的直径控制在3-5mm之间。

进一步的，所述热塑性纤维热熔编织层采用二维纤维的编织手法制备，该纤维采用热塑性低温热熔纤维长丝，所述热塑性低温热熔纤维长丝为聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚醚酮、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚酰胺、聚酰亚胺长丝中的一种，采用平纹、斜纹、缎纹中的一种编织手段进行编织。

进一步的，所述热塑性纤维热熔编织层的厚度控制在0.6-1mm之间。

进一步的，所述短切碳纤维增强热固性树脂耐腐蚀刚性层的短切碳纤维采用高强型T300、T700、T800、T1000中的一种，热固性树脂基体采用环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂中的一种。

进一步的，所述短切碳纤维增强热固性树脂耐腐蚀刚性层的短切碳纤维的短切长度控制在2-10mm范围内。