一種纖維增強復合材料防偏磨連續抽油桿的制備裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及一種纖維增強復合材料防偏磨連續抽油桿的制備裝置。其技術方案是：在注射拉擠成型設備的牽引裝置和卷繞裝置之間設置有一臺塑料擠出機和冷卻裝置，利用塑料擠出裝置在成型抽油桿體的一段或幾段的表面附著一層熱塑性塑料耐磨層，然后經過冷卻裝置冷卻處理，形成纖維增強復合材料防偏磨連續抽油桿。有益效果是：注射拉擠工藝生產出纖維增強復合材料連續抽油桿桿體，直接作為塑料擠出工藝中的芯線，穿過機頭導向棒，依靠機頭擠出成形的管坯遇冷時較強的收縮力，抽油桿與耐磨層牢固結合，最終形成纖維增強復合材料防偏磨連續抽油桿；耐磨層與桿體的結合在線完成，生產效率高，結合強度大，避免了分層、脫落現象的發生。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種石油工業采油設備的制備裝置，特別涉及一種纖維增強復合材料防偏磨連續抽油桿的制備裝置。
技術介紹
由于開發的油藏類型越來越復雜，同時井深的不斷增加和井礦環境的不斷惡化，腐蝕和偏磨問題成為油田采油工藝亟待解決的問題。因為具備輕質高強耐腐蝕的特點，所以復合材料抽油桿已開始逐步取代傳統的金屬抽油桿。目前采用的復合材料抽油桿主要包括玻璃鋼抽油桿和碳纖維增強復合材料連續抽油桿兩大類。玻璃鋼抽油桿采用玻璃纖維增強熱固性樹脂的拉擠工藝一次成型制備，已廣泛應用，但隨著現代采油的可靠性要求不斷提高，玻璃鋼抽油桿已不能滿足要求，主要存在以下問題，1、抽油桿耐偏磨性不好；2、疲勞強度不夠；3、玻璃鋼抽油桿均定長，兩端各有一個金屬接頭，根與根之間采用金屬抽油桿應用的金屬接箍進行連接，由于結構復雜，加工難度大，價格昂貴。每一根玻璃鋼抽油桿用兩個金屬接頭，這兩個金屬接頭的成本遠高于一根玻璃鋼桿體的成本；另外與傳統金屬抽油桿相比較，除了桿體部分更換了材質，整個抽油桿柱的其他部分并無改變，傳統金屬抽油桿柱接頭多，斷脫幾率高，活塞效應明顯，接箍與油管偏磨嚴重的問題并未得到解決。中國專利CN1417449公開了一種防磨抽油桿的制備方法，該方法是在已成型的抽油桿本體上二次注塑成型尼龍等材質的防磨塊，減少使用的包覆材料，降低連續包覆成本和工藝復雜性，但其注塑防磨塊尺寸較小，相對獨立的分布于桿體，經常發生防磨塊與桿體脫離，出現“糖葫蘆”現象。另外，其桿體定長，不能解決傳統金屬抽油桿接頭多，斷脫事故率大，活塞效應大等缺陷；而且尺寸較小的桿體上加裝防偏磨塊是不能解決金屬接頭和接箍與油管之間的偏磨問題的，而這才是抽油桿、管偏磨需要解決的重點。CN101396874公開了一種防偏磨復合材料抽油桿的制備方法及裝置，其制備方法是在已成型的復合材料抽油桿桿體上，利用浸潰過樹脂膠液的芳綸、高分子量聚乙烯等耐磨纖維連續纏繞成型螺旋筋狀的防偏磨層，以達到防偏磨效果。其螺旋筋狀的防偏磨層，由于是以耐磨纖維增強熱固性樹脂，因此雖然纖維是具有耐磨特性的，但與熱固性樹脂形成復合材料后，其耐磨性能下降很多，壽命并不能延長多少。除了其具備螺旋筋狀的防偏磨層之外，其缺點與普通的玻璃鋼抽油桿一樣。中國專利CN1461870公開了一種碳纖維增強復合材料連續抽油桿及制備方法，采用碳纖維為增強材料，并由橫向排列的芳綸或超高分子量聚乙烯纖維束和縱向的玻璃纖維組成整體包覆復合，主要解決增強抽油桿橫向層間剪切強度，從而避免抽油桿在油井中發生縱向劈裂的問題，同時也提高了桿體的耐偏磨性和強度。但是該抽油桿采用拉擠、包覆的一次整體加工方法(包括放絲-浸樹脂膠-包覆層包覆-預成型-固化-盤繞工序)，包覆層為纖維織物增強熱固性樹脂，不僅加大了材料成本，而且纖維織物包覆層的耐偏磨性不夠理想。另外，由于該碳纖維增強復合材料連續抽油桿截面形狀為矩形或橢圓形，且其厚度只有3 5mm，在應用專用設備起下井作業時，夾持部分的材料幾乎無法選擇，而且只能采用兩片式夾持，左右方向無法限位，很容易發生桿體偏出夾持部分的現象。因此其專用下井作業設備夾持部分結構及材料開發難度較大，成為碳纖維增強復合材料連續抽油桿應用中的技術瓶頸，限制了該產品大規模推廣應用。
技術實現思路
本技術的目的就是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種纖維增強復合材料防偏磨連續抽油桿的制備裝置，以解決油田采油生產中的腐蝕和偏磨問題為主要目的，制備出耐腐蝕和耐偏磨性能好、接頭少、斷脫幾率小、活塞效應小、作業使用方便的抽油桿。一種纖維增強復合材料防偏磨連續抽油桿的制備裝置，包括放絲架、預處理加熱爐、注射機、注射模具、模具冷卻裝置、拉擠模具、模具加熱裝置、控制部分、后固化加熱爐、牽引裝置、卷繞裝置組成注射拉擠成型設備；在注射拉擠成型設備的牽引裝置和卷繞裝置之間設置有一臺塑料擠出機和冷卻裝置，利用塑料擠出裝置在成型桿體的一段或幾段的表面附著一層熱塑性塑料耐磨層，然后經過冷卻裝置冷卻處理，形成纖維增強復合材料防偏磨連續抽油桿；熱塑性塑料耐磨層為高密度聚乙烯、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯、聚甲醛、尼龍、聚苯醚、聚砜、聚四氟乙烯或聚醚醚酮中的一種制成；所述的纖維增強樹脂基體復合材料桿體采用的纖維為玻璃纖維、碳纖維或玄武巖纖維的一種制成，采用的樹脂基體為環氧樹脂、聚氨酯樹脂或乙烯基酯樹脂的一種。在注射模具的底部裝有一個或一個以上的注膠嘴，頂部裝有一個或一個以上的真空嘴，真空嘴外接真空管，真空管與真空罐連接；所述的注射機通過底部的注膠嘴向注射模具內部注入樹脂基體膠液。上述的塑料擠出機采用套管式包覆機頭，包括螺旋面、芯線、擠出機螺桿、過濾板、導向棒、電熱器、口模和機體，所述的機體頂部設有擠出機螺桿和過濾板，機體內腔設有導向棒，導向棒外設有螺旋面，導向棒內穿有芯線，且貫通機體的左右兩側壁；所述的導向棒的外端設有電熱器和口模。本技術的有益效果是:在纖維增強復合材料連續抽油桿表面連續擠出形成連續一段或斷續幾段熱塑性塑料耐磨層，賦予了抽油桿優異的耐腐蝕和耐偏磨性能，又極大的減少了接頭數量，降低了斷脫幾率和活塞效應；同時抽油桿桿體與塑料耐磨層二者之間的結合長度較長，強度很高，避免了在油井的正常運行中防偏磨層從抽油桿表面的滑脫與分層，另外，其生產效率高，操作簡便。附圖說明附圖1是本技術的纖維增強樹脂基體復合材料桿體的結構示意圖；附圖2是本技術的制備裝置的流程示意圖；附圖3是本技術的注射拉擠工藝中注射模具的結構示意圖；附圖4是本技術的塑料擠出工藝中套管式包覆機頭的結構示意圖；上圖中:放絲架1、預處理加熱爐2、注射機3、注射模具4、模具冷卻裝置5、拉擠模具6、模具加熱裝置7、控制部分8、后固化加熱爐9、牽引裝置10、卷繞裝置11、塑料擠出機12和冷卻裝置13 ;注膠嘴4.1、真空嘴4.2、樹脂基體膠液4.3 ；螺旋面al、芯線a2、擠出機螺桿a3、過濾板a4、導向棒a5、電熱器a6、口模a7、機體a8，熱塑性塑料耐磨層a、纖維增強樹脂基體復合材料桿體b。具體實施方式參照附圖1，本技術提到的纖維增強復合材料防偏磨連續抽油桿，在纖維增強樹脂基體復合材料桿體b的外表面的一段或幾段覆有一層熱塑性塑料耐磨層a，所述的熱塑性塑料耐磨層a為高密度聚乙烯、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯、聚甲醛、尼龍、聚苯醚、聚砜、聚四氟乙烯或聚醚醚酮中的一種制成，熱塑性塑料耐磨層a的厚度為I 10mm，所述的纖維增強樹脂基體復合材料桿體b采用的纖維為玻璃纖維、碳纖維或玄武巖纖維的一種制成，采用的樹脂基體為環氧樹脂、聚氨酯樹脂或乙烯基酯樹脂的一種，制成的桿體的連續長度為I 5000m。參照附圖2-3，本技術的制備裝置包括放絲架1、預處理加熱爐2、注射機3、注射模具4、模具冷卻裝置5、拉擠模具6、模具加熱裝置7、控制部分8、后固化加熱爐9、牽引裝置10、卷繞裝置11組成注射拉擠成型設備，其改進之處是:在注射拉擠成型設備的牽引裝置10和卷繞裝置11之間設置有一臺塑料擠出機12和冷卻裝置13，利用塑料擠出裝置12在成型桿體的表面附著一層熱塑性塑料耐磨層，然后經過冷卻裝置13冷卻處理；在注射模具4的底部裝有一或兩個注膠嘴4.1，頂部裝有一或兩個真空嘴4.2，真空嘴4.2外接真空本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種纖維增強復合材料防偏磨連續抽油桿的制備裝置，包括放絲架（1）、預處理加熱爐（2）、注射機（3）、注射模具（4）、模具冷卻裝置（5）、拉擠模具（6）、模具加熱裝置（7）、控制部分（8）、后固化加熱爐（9）、牽引裝置（10）、卷繞裝置（11）組成注射拉擠成型設備，其特征是：在注射拉擠成型設備的牽引裝置（10）和卷繞裝置（11）之間設置有一臺塑料擠出機（12）和冷卻裝置（13），利用塑料擠出裝置（12）在成型桿體的一段或幾段的表面附著一層熱塑性塑料耐磨層，然后經過冷卻裝置（13）冷卻處理，形成纖維增強復合材料防偏磨連續抽油桿；所述的熱塑性塑料耐磨層為高密度聚乙烯、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯、聚甲醛、尼龍、聚苯醚、聚砜、聚四氟乙烯或聚醚醚酮中的一種制成；纖維增強樹脂基體復合材料桿采用的纖維為玻璃纖維、碳纖維或玄武巖纖維的一種制成，采用的樹脂基體為環氧樹脂、聚氨酯樹脂或乙烯基酯樹脂的一種。

【技術特征摘要】
1.一種纖維增強復合材料防偏磨連續抽油桿的制備裝置，包括放絲架(I)、預處理加熱爐(2)、注射機(3)、注射模具(4)、模具冷卻裝置(5)、拉擠模具(6)、模具加熱裝置(7)、控制部分(8)、后固化加熱爐(9)、牽引裝置(10)、卷繞裝置(11)組成注射拉擠成型設備，其特征是:在注射拉擠成型設備的牽引裝置(10)和卷繞裝置(11)之間設置有一臺塑料擠出機(12)和冷卻裝置(13)，利用塑料擠出裝置(12)在成型桿體的一段或幾段的表面附著一層熱塑性塑料耐磨層，然后經過冷卻裝置(13)冷卻處理，形成纖維增強復合材料防偏磨連續抽油桿；所述的熱塑性塑料耐磨層為高密度聚乙烯、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯、聚甲醛、尼龍、聚苯醚、聚砜、聚四氟乙烯或聚醚醚酮中的一種制成；纖維增強樹脂基體復合材料桿采用的纖維為玻璃纖維、碳纖維或玄武巖纖維的一種制成，采用的樹脂基體為環氧樹脂、聚氨酯樹脂或乙烯基酯樹脂的一種。2.根據權利要求...

【專利技術屬性】
技術研發人員：崔昌瑞，吳永太，
申請(專利權)人：勝利油田新大管業科技發展有限責任公司，
類型：實用新型
國別省市：