熱固性復合材料與熱塑性材料抽油桿制備方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種石油開采部件的制造方法及其制造設備，尤其是一種石油開采中 使用的抽油桿的制備技術，具體地說是一種熱固性復合材料與熱塑性材料抽油桿制備方法 及裝置。
【背景技術】
[0002] 到目前為止，油田開采仍以抽油機驅動抽油桿往復運動方式為主，抽油桿材料仍 采用金屬材料。金屬抽油桿在使用中暴露出的局限性，根本還在于其材料本身易斷裂、易磨 損、易腐蝕、易脫扣和能耗高等不良特性。由于抽油桿受力狀態復雜、工作環境惡劣，利用新 材料替代金屬抽油桿難度很大。
[0003] 而熱固性材料與熱塑性材料具有耐腐蝕、重量輕、連續無接箍、表面被覆耐磨層等 優良性能，能最大程度發揮碳纖維連續抽油桿技術優勢。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是針對現有的金屬材料抽油桿存在的易斷裂、易磨損、易腐蝕、易脫 扣和能耗高的問題，發明一種利用熱固性復合材料和熱塑性材料復合的抽油桿的制備方 法，同時提供相應的成套設備。
[0005] 本發明的技術方案之一是： 一種熱固性復合材料與熱塑性材料復合的抽油桿制備方法，其特征是它包括以下步 驟： 首先，利用牽引機將熱固性復合材料纖維從紗架中引出，進入樹脂浸漬槽中進行浸漬， 控制牽引速度在0. 2-1. 0毫米/秒； 其次，使經過樹脂浸漬的熱固性復合材料纖維經過輥輪擠膠后進入預成型模中形成熱 固性復合材料纖維與樹脂的縱向復合芯材； 第三，在預成型后的縱向復合芯材表面利用正反轉纏繞機進行正反向斜向纏繞形成正 反向螺旋形纏繞層，得到表面帶有纏繞層的縱向復合芯材； 第四，再在表面帶有纏繞層的縱向復合芯材包覆一層縱向纖維層，得到半成品芯材； 第五，將半成品芯材送入熱固化模具中進行固化，控制固化度不超過96% ; 第六，將經過固化的半成品芯材送入熱塑螺桿機或熱塑注塑機中在其表面進行注塑包 覆，得到熱固性與熱塑性材料復合的抽油桿； 最后，將得到的抽油桿冷卻后送入收卷機收卷包裝。
[0006] 所述的正反轉纏繞機正向向斜向纏繞層的總厚度為1-5毫米，斜向纏繞角度為 20_85 度。
[0007] 所述的包覆的一層縱向纖維層的厚度在1-10毫米之間。
[0008] 所述的熱固化模具由三段不同的固化溫度模具組成，第一段為100-120°C，第二段 為155-170°C，第三段為145-165°C，經達三段固化后的固化度為85-95% 所述的注塑包覆的厚度控制在0. 5-10毫米之間。
[0009] 本發明的技術方案之二是： 一種熱固性復合材料與熱塑性材料復合的抽油桿制備裝置，其特征是它由放置熱固性 復合材料的纖維紗架1、樹脂浸漬槽2、預成型槽4、單頭正反轉纏繞機5、包覆器6、熱固化模 具7、熱塑性材料包覆機、冷卻裝置11、牽引機12、收卷機13和電控系統14組成，牽引機12 將熱固性復合材料纖維從纖維紗架1中引出，進入樹脂浸漬槽2中進行浸漬，經過樹脂浸漬 的熱固性復合材料纖維經過安裝在樹脂浸漬槽出口端安裝的輥輪3擠膠后進入預成型模4 中進行預成型，預成型后再經過一臺或幾臺單頭正反轉纏繞機5進行正反向斜向纏繞，再 進入包覆器6中進行縱向纖維的包覆，形成中心有縱向纖維，表面有斜向纏繞纖維和縱向 纖維包覆的抽油桿，送入熱固性模具7中進行固化得到熱固性材料抽油桿，所述的熱固性 模具7具有三個不同的加熱區8 ;熱固性材料抽油桿再送入熱塑性材料包覆機中進行熱塑 性材料包覆，經過熱塑性材料包覆后的抽油桿送入冷卻裝置11進行冷卻后在牽引機12的 牽引下送入收閆機13中進行收卷包裝；各部件和裝置均受控于所述的電控系統14。
[0010] 所述的三個不同的加熱區8的加熱溫度分別為：100-120 °C、155-170 °C和 145-165°C。
[0011] 所述的熱塑性材料包覆機為塑料擠出機9或注塑機10。
[0012] 本發明的有益效果： 本發明實現了以塑代鋼，所制備的抽油桿具有重量輕、強度大、不會腐蝕、耐磨損的優 點，重量僅為同直徑鋼制抽油桿的1/3不到，抗拉強度和抗剪強度略高于金屬抽油桿，耐腐 性優于鋼制抽油桿，耐磨性比鋼質抽油桿提高2倍以上。使用中不會出現脫扣現象(楞實現 無扣連接)。由于重量輕能節約大量能源。
[0013] 本發明方法簡單易行，經過多層多向纏繞復合，充分發揮的兩種材料的性能。綜合 效果好，可大幅度降低使用成本。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發明的制備裝置的組成示意圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。
[0016] 實施例一。
[0017] 如圖1所示。
[0018] -種熱固性復合材料與熱塑性材料復合的抽油桿制備方法，它包括以下步驟： 首先，利用牽引機12將熱固性復合材料纖維從紗架1中引出，進入樹脂浸漬槽2中進 行浸漬，控制牽引速度在〇. 2-1. 0毫米/秒； 其次，使經過樹脂浸漬的熱固性復合材料纖維經過輥輪3 (即膠量控制器）擠膠后進入 預成型模4中形成熱固性復合材料纖維與樹脂的縱向復合芯材； 第三，在預成型后的縱向復合芯材表面利用正反轉纏繞機5進行正反向斜向纏繞形成 厚度為1-5毫米、正反向螺旋形纏繞層，得到表面帶有纏繞層的縱向復合芯材；其中：正纏 與反纏比為1:1，間距為100 / 100-1000 / 1000,控制夾角在20- 85度之間，纏繞速度在 5-50轉/分； 第四，再在表面帶有纏繞層的縱向復合芯材包覆一層厚度為1-10毫米的縱向纖維層， 得到半成品芯材； 第五，將半成品芯材送入熱固化模具7中進行固化，經過三段固化，控制固化度不超過 96% ； 第六，將經過固化的半成品芯材送入熱塑螺桿機9或熱塑注塑機10中在其表面進行注 塑包覆，包覆厚度為〇. 5-10毫米，得到熱固性與熱塑性材料復合的抽油桿； 最后，將得到的抽油桿經冷卻裝置11冷卻后送入收卷機13收卷包裝即得到本發明的 抽油桿。
[0019] 所得的抽油桿的技術指標為： 詳述如下：
由上可見，本發明的制備方法可分為二個階段： 第一階段：熱固性材料拉擠及正反轉纏繞工藝。
[0020] 由牽引機從紗架1中引出纖維(速度在0. 2-1_范圍)進入浸膠槽2,纖維浸漬后進 入膠量控制器(輥輪3)，縱向纖維通過預成型模4形成一定形狀的縱向纖維與樹脂基復合 后，在縱向纖維表面層用單頭纏繞作正反轉橫向纖維纏繞，在縱向纖維表面層用單頭纏繞 機作正反轉橫向纖維纏繞正纏與反纏比為1:1，間距為100 / 100-1000 / 1000,控制夾角 在20-85度之間，纏繞速度在5-50轉/分，然后再經過一層縱向纖維包覆在正反纏繞纖維 表面。根