[发明专利]一种纤维复合材料芯绞合金属丝抽油杆及制备方法和应用

说明书

本发明涉及复合抽油杆技术领域，尤其涉及一种纤维复合材料芯绞合金属丝抽油杆及制备方法和应用。抽油杆结构包括：杆体、金属丝结构层和抗冲击防腐热塑性层；其中，所述杆体分为刚性层以及缠绕在该刚性层表面的保护层；所述刚性层由纤维丝复合热固性树脂而成，所述保护层材质为高强度纤维；所述金属丝结构层由金属丝绞合在保护层表面形成；所述抗冲击防腐热塑性层包覆在金属丝结构层表面。本发明设计的抽油杆具有良好的抗撞击、弯折性能，外部绞合一层或多层高强金属丝，赋予了抽油杆优良的抗冲击性能，同时一定程度上增加了抽油杆的配重，在运行过程中可保证抽油杆一直处于拉伸状态，无需使用配重杆，一台作业车即可完成操作，降低成本。

技术领域

本发明涉及复合抽油杆技术领域，尤其涉及一种纤维复合材料芯绞合金属丝抽油杆及其制备方法和应用。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着我国采油技术的发展，在采油环境不断恶化的背景下，采油领域对采油工作效率和废弃油井有效利用提出了更高的要求，传统钢制抽油杆正逐步被复合材料抽油杆替代。目前国内采用的复合材料抽油杆主要有玻璃纤维复合材料抽油杆和碳纤维复合材料抽油杆，例如，专利文献201810700206.3公开了一种耐冲击复合材料抽油杆。所述抽油杆采用扁带杆状结构；所述耐冲击复合材料抽油杆由内到外依次由中心高刚性复合材料芯层、中间耐冲击混杂纤维复合材料层以及表面耐热层三部分构成。专利文献201810102726.4公开了一种具有自主修复功能的碳纤维复合材料抽油杆，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。

然而，本发明人进一步研究发现：尽管这类碳纤维抽油杆柔性效果比较好，但随着现代采油的可靠性及节能增产要求的不断提高，结构单一的复合材料抽油杆也存在不耐腐蚀以及抗冲击效果差的问题；而且在运行过程中对井壁的冲击较大，对抽油杆的破坏比较大，影响其使用推广。

发明内容

针对上述的问题，本发明旨在提供一种纤维复合材料芯绞合金属丝抽油杆及其制备方法和应用。本发明制备的抽油杆具有优良的抗冲击性能和耐腐蚀；而且在采油过程中施工方便。

本发明第一目的：提供一种纤维复合材料芯绞合金属丝抽油杆。

本发明第二目的：提供一种纤维复合材料芯绞合金属丝抽油杆的制备方法。

本发明第三目的：提供所述纤维复合材料芯绞合金属丝抽油杆及其制备方法的应用。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开一种纤维复合材料芯绞合金属丝抽油杆，其结构包括：杆体、金属丝结构层和抗冲击防腐热塑性层；其中，所述杆体分为刚性层以及缠绕在该刚性层表面的保护层；所述刚性层由纤维丝复合热固性树脂而成，所述保护层材质为高强度纤维；所述金属丝结构层由金属丝绞合在保护层表面形成；所述抗冲击防腐热塑性层包覆在金属丝结构层表面。

其次，本发明公开所述纤维复合材料芯绞合金属丝抽油杆的制备方法，包括如下步骤：

1、杆体制备：

(1)刚性层制备：将纤维丝分纱和展纱后浸润树脂，得到混合纤维丝束；

(2)保护层制备：用高强度纤维进行缠绕包覆所述混合纤维丝束，完成后进行第一次固化成型,然后进行第二次固化，即得杆体，备用。

2、在杆体上制备金属丝结构层：金属丝绞合在步骤(2)制备的杆体表面，得到杆体/金属丝复合层。

3、抽油杆制备：采用挤出包覆的方式在步骤2制备的杆体/金属丝复合层表面包覆熔融的工程塑料，然后进行冷却定型，即完成抗冲击防腐热塑性层的制备，得纤维复合材料芯绞合金属丝抽油杆。