[发明专利]一种防偏磨抽油杆的制备方法及装置

说明书

技术领域

本发明是一种油田机械采油用抽油杆的制备方法和装置，特别涉及拉挤和缠绕工艺制备高强度防偏磨复合材料抽油杆的方法和装置。

背景技术

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，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传统的玻璃钢抽油杆和碳纤维增强复合材料连续抽油杆两大类。传统的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，这种传统的玻璃钢抽油杆不能满足要求，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、和杆体连接的金属接头一般采用整体结构，接头加工难度大，受加工难度影响粘接面积较小；且胶接注胶时接头与杆体间空腔内的空气不易排出，导致注胶不满或固化物内有大量气泡，使得连接部分耐疲劳性不好，容易脱落，可靠性差，由此影响与抽油杆的寿命同步。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-在线表面处理-浸树脂胶-包覆层包覆-预成型-固化-后固化-盘绕工序)包覆层为织物，不仅加大材料成本，而且整体织物包覆层的耐偏磨性还不够理想。并且对于碳纤维增强复合材料的连续抽油杆，在应用时必须采用专用下井作业设备，而专用下井作业设备开发难度较大，成为碳纤维增强复合材料连续抽油杆应用中的技术瓶颈，特别是近年来随着碳纤维价格飚升，原材料成本大幅上升，因此限制了该产品大规模推广应用。CN1417449A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，但二次注塑加工以及不同材料的特性差异导致抽油杆与防磨块间的粘结强度较低，无法满足抽油杆长寿命的使用要求。

发明内容

本发明提出一种耐偏磨抽油杆的加工制备方法，以提高抽油杆整体的耐偏磨性、降低综合成本为主要目的，制备出耐偏磨性高、与金属接头连接可靠、整体性能好，能提高复合材料抽油杆的寿命、作业使用方便、成本低的抽油杆。

本发明还提供了制备该抽油杆的装置。

本发明提出的防偏磨抽油杆的制备方法：由拉挤和缠绕工艺组合，其中包括：将玻璃纤维或其混杂纤维，浸渍树脂基体后，通过拉挤固化成型工艺制备复合材料抽油杆杆体，在杆体表面连续缠绕浸渍过树脂基体胶液的耐磨纤维，连续缠绕时缠绕角为15～75°之间，缠绕的速度为0.5～20圈/分钟，缠绕纤维浸渍树脂与拉挤工艺所用浸渍树脂基体胶液相同，缠绕纤维后的杆体经固化工艺，制成表面有螺旋筋状防偏磨层的抽油杆杆体，将抽油杆杆体切割成定长，与金属接头胶接成复合材料抽油杆，然后置于接头固化炉中在120～180℃下处理两个小时；将抽油杆整体采用拉伸预应力处理，拉力大小为100～250千牛。

上述方法的拉挤固化成型是公知的工艺方法，所用的树脂基体为常用的环氧树脂、乙烯基酯树脂或不饱和树脂的一种或者其混合树脂。

上述方法的缠绕工艺中，在杆体上缠绕一束或多束耐磨纤维，形成一道或多道螺旋状的筋。缠绕角度优选15～45°、速度优选0.5～5圈/分钟，厚度优选0.5～1.5mm。缠绕后经过红外加热固化，固化温度在95～180℃之间，采用梯度升温方式。

上述方法中所述的耐磨纤维为公知的芳纶纤维、PBO纤维或超高分子量聚乙烯纤维。或其组合混杂纤维

上述方法中抽油杆体与金属接头胶接，采用的胶粘剂为高剪切强度环氧型胶粘剂，剪切强度为≥22N/mm²，25℃粘度为12～20Pa·S。注胶方式采用压力注胶，压力范围为0.2～1Mpa。

所述的抽油杆体截面可以是圆形、方形或其它异形面。

所述的金属接头为内腔呈五级倒锥结构分体式金属接头，杆体从倒锥的小尺寸端插入腔体注胶连接。

上述方法中，所述的预应力处理后的抽油杆杆整体长度符合API标准。