一种多层复合防偏磨连续抽油杆及其制备装置和方法
【专利摘要】本发明涉及一种多层复合防偏磨连续抽油杆及其制备装置和方法。纤维增强树脂基体复合材料杆体的外表面的一段或几段覆有一层热固性耐磨层，热固性耐磨层由聚氨酯、氟碳涂层、改性环氧树脂、乙烯基脂树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂中的一种制成，采用多层复合缠绕与拉挤或者编织与拉挤的制造工艺，由内到外依次是内层纵向纤维，缠绕层或编织层，外层纵向纤维，制成的杆体的连续长度为0～5000m。有益效果是：增加了径向强度和轴向抗压强度，热固性耐磨层，其耐腐蚀和耐偏磨性能提高30%，耐温性最高达190℃，同时抽油杆杆体与热固性耐磨层二者之间的结合长度较长，强度很高，避免了在油井的正常运行中防偏磨层从抽油杆表面的滑脱与分层。
【专利说明】一种多层复合防偏磨连续抽油杆及其制备装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种防偏磨连续抽油杆及其制备装置，特别涉及一种多层复合防偏磨 连续抽油杆及其制备装置和方法。
【背景技术】
[0002] 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， 腐蚀和偏磨问题成为油田采油工艺亟待解决的问题。因为具备轻质高强耐腐蚀的特点，所 以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 括玻璃钢抽油杆和碳纤维增强复合材料连续抽油杆两大类。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，玻璃钢抽油杆已不能满足要求，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、玻璃钢抽油杆均定长，两端各有一个金属接头，根与根之间采用金属抽油杆应 用的金属接箍进行连接，由于结构复杂，加工难度大，价格昂贵。每一根玻璃钢抽油杆用两 个金属接头，这两个金属接头的成本远高于一根玻璃钢杆体的成本；另外与传统金属抽油 杆相比较，除了杆体部分更换了材质，整个抽油杆柱的其他部分并无改变，传统金属抽油杆 柱接头多，断脱几率高，活塞效应明显，接箍与油管偏磨严重的问题并未得到解决。中国专 利CN1417449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 其注塑防磨块尺寸较小，相对独立的分布于杆体，经常发生防磨块与杆体脱离，出现"糖葫 芦"现象。另外，其杆体定长，不能解决传统金属抽油杆接头多，断脱事故率大，活塞效应大 等缺陷；而且尺寸较小的杆体上加装防偏磨块是不能解决金属接头和接箍与油管之间的偏 磨问题的，而这才是抽油杆、管偏磨需要解决的重点。CN101396874公开了一种防偏磨复合 材料抽油杆的制备方法及装置，其制备方法是在已成型的复合材料抽油杆杆体上，利用浸 渍过树脂胶液的芳纶、高分子量聚乙烯等耐磨纤维连续缠绕成型螺旋筋状的防偏磨层，以 达到防偏磨效果。其螺旋筋状的防偏磨层，由于是以耐磨纤维增强热固性树脂，因此虽然纤 维是具有耐磨特性的，但与热固性树脂形成复合材料后，其耐磨性能下降很多，寿命并不能 延长多少。除了其具备螺旋筋状的防偏磨层之外，其缺点与普通的玻璃钢抽油杆一样。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-浸树脂胶-包覆层包覆-预成型-固化-盘绕工序)，包覆层为纤维织物 增强热固性树脂，不仅加大了材料成本，而且纤维织物包覆层的耐偏磨性不够理想。另外， 由于该碳纤维增强复合材料连续抽油杆截面形状为矩形或椭圆形，且其厚度只有3?5mm， 在应用专用设备起下井作业时，夹持部分的材料几乎无法选择，而且只能采用两片式夹持， 左右方向无法限位，很容易发生杆体偏出夹持部分的现象。因此其专用下井作业设备夹持 部分结构及材料开发难度较大，成为碳纤维增强复合材料连续抽油杆应用中的技术瓶颈， 限制了该产品大规模推广应用。发明专利CN200910272324. X公开了一种连续抽油杆，使用 单向增强纤维拉挤、包覆热塑性耐磨层的方法，其结构存在径向压缩性能较差，热塑性耐磨 层硬度不高，耐磨性能较差等缺陷，无法满足长期使用及作业要求。
[0003] 中国专利文献号为103075112A，专利名称为《一种纤维增强复合材料防偏磨连续 抽油杆及其制备装置和方法》，为本公司于2012年11月30日申报的一项发明专利，其技 术方案是在纤维增强树脂基体复合材料杆体的外表面的一段或几段覆有一层热塑性塑料 耐磨层，杆体采用的纤维为玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维的一种制成，树脂基体为环氧树 月旨、聚氨酯树脂或乙烯基酯树脂的一种。通过在牵引装置和卷绕装置之间设置有一台塑料 挤出机和冷却装置，利用塑料挤出机在成型抽油杆体的一段或几段的表面附着一层热塑性 塑料耐磨层，然后经过冷却装置冷却处理，形成纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆。有益 效果是：赋予了抽油杆优异的耐腐蚀和耐偏磨性能，又极大的减少了接头数量，降低了断脱 几率和活塞效应，另外，其生产效率高，操作简便。其存在的问题是，由于采用的热塑性塑料 耐磨层，其弯曲性能和径向、轴向抗压性能稍逊一些；另外，耐温性、抗磨性也比热固性耐磨 层的性能差一些。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种多层复合防偏磨连续 抽油杆及其制备装置和方法，是在纤维增强树脂基体复合材料杆体的外表面的一段或几段 覆有一层热固性耐磨层，使用缠绕+拉挤工艺，或编织+拉挤工艺，不仅赋予了抽油杆优异 的耐腐蚀和耐偏磨性能，而且具有极好的弯曲性能和径向、轴向抗压性能，且抗磨性提高 30%，耐温性最高达190°C。
[0005] -种多层复合防偏磨连续抽油杆，在纤维增强树脂基体复合材料杆体的外表面的 一段或几段覆有一层热固性耐磨层（D)，所述的热固性耐磨层（D)为聚氨酯、氟碳涂层、改 性环氧树脂、乙烯基脂树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂中的一种制成，热固性耐磨层（D)的厚度 为0. 5?10mm，所述的纤维增强树脂基体复合材料杆体采用的纤维为玻璃纤维、碳纤维或 玄武岩纤维的一种或多种制成，采用多层复合缠绕与拉挤或者编织与拉挤的制造工艺，由 内到外依次是内层纵向纤维（A)，缠绕层或编织层（B)，外层纵向纤维（C)，所有缠绕层、编 织层和纵向纤维均为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维中的一种，采用的树脂基体 为环氧树脂、聚氨酯树脂或乙烯基酯树脂的一种，制成的杆体的连续长度为〇?5000m。
[0006] 本发明提到的一种多层复合防偏磨连续抽油杆的制备装置，包括放丝架（1)、预 热系统（2)、缠绕机或编织机（3)、注射机（5)、注射模具（4)、模具冷却装置（6)、拉挤模具
[7] 、模具加热装置（8)、控制部分（9)、后固化加热炉（10)、牵引装置（11)、卷绕装置（14)组 成注射拉挤成型设备，在注射模具（4)的底部装有一或两个注胶嘴（4. 1)，顶部装有一或两 个真空嘴（4. 2)，真空嘴（4. 2)外接真空管，真空管与真空罐连接；所述的注射机（3)通过底 部的注胶嘴（4. 1)向注射模具内部注入树脂基体胶液（4. 3);在内层纵向纤维（A)与外层 纵向纤维（C)之间使用编织机或缠绕机（2)编织一层增强的缠绕层或编织层（B)，注射拉挤 成型设备的牵引装置（11)和卷绕装置（14)之间设置有一台热固性树脂喷涂设备（12)和 固化装置（13)，利用热固性树脂喷涂设备（12)在成型抽油杆体的一段或几段的表面附着 一层热固性耐磨层，然后经过固化装置（13)固化，形成纤维增强复合材料防偏磨连续抽油 杆；所述的热固性树脂喷涂设备（12)包括树脂泵（12a)、静态混料器（12b)、过滤板（12c)、 树脂腔（12d)、过滤器（12e)、喷嘴（12f )、加热器（12g)，树脂泵（12a)的输出端连接到静态 混料器（12b)，静态混料器（12b)的下端通过过滤板（12c)与树脂腔（12d)连通，静态混料器 (12b)的外部设有加热器（12g)，过滤板（12c)的下端设有喷嘴（12f)，所述的树脂腔（12d) 的两侧设有过滤器（12e)。
[0007] 上述的喷嘴（12f)由树脂流道（12h)和喷射孔板（12i)组成，所述的树脂流道 (12h)采用360度螺旋结构，喷射孔板（12i)采用锥度星形喷孔结构。
[0008] 上述的缠绕机包括控制系统（3a)，伺服电机（3b)，减速机（3c)，双轴换向系统 (3d)，缠绕纤维放置盘（3e)，张紧装置（3f)，纤维放置轴（3g)，伺服电机（3b)通过减速机 (3c)连接双轴换向系统（3d)，双轴换向系统（3d)的两端分别连接缠绕纤维放置盘（3e)，缠 绕纤维放置盘（3e )的外侧通过张紧装置（3f)连接纤维放置轴（3g)。
[0009] 上述的编织机包括控制系统（3a )、伺服电机（3b )、减速机（3c )、张紧装置（3f )、纤 维放置轴（3g)、缠绕分轴驱动系统（3h)、缠绕轴换向系统（3i)，伺服电机（3b)通过减速机 (3c)连接缠绕分轴驱动系统（3h)，缠绕分轴驱动系统（3h)与缠绕轴换向系统（3i )连接，缠 绕轴换向系统（3i)外侧通过张紧装置（3f)连接纤维放置轴（3g)。
[0010] 本发明提到的一种多层复合防偏磨连续抽油杆的制作方法，包括以下步骤制成： (a) 从放丝架（1)引出多束纤维，在牵引装置（11)的牵引下经过注射模具（5)，注射模 具（5)内充满注射机（4)注入的树脂基体胶液（4. 3)，树脂基体为环氧树脂、乙烯基酯树脂 或聚氨酯树脂； (b) 在内层纵向纤维（A)与外层纵向纤维（C)之间使用编织机或缠绕机（2)编织一层 增强的缠绕层或编织层（B)，其中，通过缠绕机（3)缠绕一层或多层0. 1?2mm厚度，缠绕角 度为15?85°的缠绕层；或者使用编织机（3)在内层纵向纤维（A)与外层纵向纤维（C)之 间，缠绕一层或多层厚度为0. 1?2mm，交叉角度为15?85°的编织层； (b) 经注射模具（4)内胶液浸渍的纤维束再经过拉挤模具（7)固化成型，拉挤模具（7) 的入口处设有模具冷却装置（6)，用于降低模具入口温度，避免模具温度传导至注射模具 (5);在拉挤模具（7)周围、模具冷却装置（6)的后面，分布有模具加热装置（8)，在2?4段 加热，固化温度在95?180°C之间，呈梯度升温方式，拉挤速度在0.08?1.5米/分钟之间， 拉挤出复合材料杆体；拉挤出的复合材料杆体进入后固化加热炉（9)进行热应力处理及后 固化，后固化结束，通过牵引装置（11); (c) 在注射拉挤设备的牵引装置（11)和卷绕装置（14)之间，设置一台套热固性树脂 喷涂设备装置（12)和固化装置（13)，利用塑料挤出装置（12)在成型抽油杆体上的一段或 几段的表面附着一层热固性耐磨层，然后经过固化装置（13);经充分固化后，利用卷绕装置
[11] 将其卷绕在直径为1.5m?3. 5m的圆盘上。
[0011] 本发明的有益效果是：本发明的抽油杆，在纤维增强复合材料连续抽油杆拉挤工 艺基础上增加了缠绕层或者编织层，增加了径向强度和轴向抗压强度，提高了弯曲性能，降 低了弯曲直径；表面喷涂的连续一段或断续几段热固性耐磨层，赋予了抽油杆优异的耐腐 蚀和耐偏磨性能，与现有热塑耐磨层相比提高30%，而且耐温性更好，最高能达到190°C ; 另外，采用专用的喷涂设备，不同于普通的喷涂设备，这种注射喷涂设备所喷涂的树脂 经计量泵精确计量，保证喷涂厚度的一致性；静态混料器的应用可以保证树脂的充分混合， 对制品性能的一致性起到关键作用；恒温装置保证喷涂树脂的性状保持一致；喷嘴经特殊 设计，可以保证杆体周围涂层的厚度一致；两端过滤装置的设计既能保证过滤掉多余树脂， 又可保证喷涂涂层的厚度； 还有本发明提供的制备方法，采用缠绕拉挤、编织拉挤、注射拉挤和热固性树脂喷涂 固化组合成型工艺，可以大幅提高纤维增强复合材料连续抽油杆杆体生产的连续稳定性， 配合专用的喷涂装置，保证了热固性树脂耐磨层在抽油杆杆体表面的位置分布满足设计需 求，耐磨层与杆体的结合在线完成，生产效率高，结合强度大，避免了分层、脱落现象的发 生。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 附图1是本发明的连续抽油杆的截面结构图； 附图2是本发明的制备装置的流程示意图； 附图3是本发明的注射拉挤工艺中注射模具的结构示意图； 附图4是本发明的缠绕拉挤工艺中缠绕机的结构示意图； 附图5是本发明的编织拉挤工艺中编织机的结构示意图； 附图6是本发明的热塑性树脂喷涂工艺中喷涂设备的结构示意图； 附图7是本发明的喷涂设备的喷嘴部分的剖视图； 附图8是本发明的喷涂设备的喷嘴部分的M-M结构图； 上图中：放丝架1、预处理加热炉2、缠绕机或编织机3,注射机，5、注射模具4、模具冷 却装置6、拉挤模具7、模具加热装置8、控制部分9、后固化加热炉10、牵引装置11、热固性 树脂喷涂设备12、冷却装置13、卷绕装置14 ; 内层纵向纤维A，缠绕层或编织层B，外层纵向纤维C，热固性耐磨层D ; 控制系统3a，伺服电机3b，减速机3c，双轴换向系统3d，缠绕纤维放置盘3e，张紧装 置3f，纤维放置轴3g，缠绕分轴驱动系统3h，缠绕轴换向系统3i ;注胶嘴4. 1、真空嘴4. 2、 树脂基体胶液4. 3 ;树脂泵12a、静态混料器12b、过滤板12c、树脂腔12d、过滤器12e，喷嘴 12f，加热器12g、树脂流道12h、喷射孔板12i、抽油杆杆体12j。
【具体实施方式】
[0013] 参照附图1，本发明提到的一种多层复合防偏磨连续抽油杆，在纤维增强树脂基体 复合材料杆体的外表面的一段或几段覆有一层热固性耐磨层D，所述的热固性耐磨层D为 聚氨酯、氟碳涂层、改性环氧树脂、乙烯基脂树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂中的一种制成，热 固性耐磨层D的厚度为0. 5?10mm，所述的纤维增强树脂基体复合材料杆体采用的纤维 为玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维的一种或多种制成，采用多层复合缠绕与拉挤或者编织 与拉挤的制造工艺，由内到外依次是内层纵向纤维A，缠绕层或编织层B，外层纵向纤维C， 所有缠绕层、编织层和纵向纤维均为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维中的一种，采 用的树脂基体为环氧树脂、聚氨酯树脂或乙烯基酯树脂的一种，制成的杆体的连续长度为 0 ?5000m〇
[0014] 参照附图2,本发明提到的一种多层复合防偏磨连续抽油杆的制备装置，包括放丝 架1、预热系统2、缠绕机或编织机3、注射机5、注射模具4、模具冷却装置6、拉挤模具7、模 具加热装置8、控制部分9、后固化加热炉10、牵引装置11、卷绕装置14组成注射拉挤成型 设备，在注射模具4的底部装有一或两个注胶嘴4. 1，顶部装有一或两个真空嘴4. 2,真空嘴 4. 2外接真空管，真空管与真空罐连接；所述的注射机3通过底部的注胶嘴4. 1向注射模具 内部注入树脂基体胶液4. 3 ;在内层纵向纤维A与外层纵向纤维C之间使用编织机或缠绕 机2编织一层增强的缠绕层或编织层B，注射拉挤成型设备的牵引装置11和卷绕装置14之 间设置有一台热固性树脂喷涂设备12和固化装置13,利用热固性树脂喷涂设备12在成型 抽油杆体的一段或几段的表面附着一层热固性耐磨层，然后经过固化装置13固化，形成纤 维增强复合材料防偏磨连续抽油杆；所述的热固性树脂喷涂设备12包括树脂泵12a、静态 混料器12b、过滤板12c、树脂腔12d、过滤器12e、喷嘴12f、加热器12g，树脂泵12a的输出 端连接到静态混料器12b，静态混料器12b的下端通过过滤板12c与树脂腔12d连通，静态 混料器12b的外部设有加热器12g，过滤板12c的下端设有喷嘴12f，通过喷嘴12f对抽油 杆杆体12j进行喷涂，所述的树脂腔12d的两侧设有过滤器12e ;所述的喷嘴12f由树脂流 道12h和喷射孔板12i组成，所述的树脂流道12h采用360度螺旋结构，喷射孔板12i采用 锥度星形喷孔结构，具体参照附图7和8。
[0015] 参照附图5,上述的缠绕机包括控制系统3a，伺服电机3b，减速机3c，双轴换向系 统3d，缠绕纤维放置盘3e，张紧装置3f，纤维放置轴3g，伺服电机3b通过减速机3c连接双 轴换向系统3d，双轴换向系统3d的两端分别连接缠绕纤维放置盘3e，缠绕纤维放置盘3e 的外侧通过张紧装置3f连接纤维放置轴3g。
[0016] 参照附图6,编织机包括控制系统3a、伺服电机3b、减速机3c、张紧装置3f、纤维放 置轴3g、缠绕分轴驱动系统3h、缠绕轴换向系统3i，伺服电机3b通过减速机3c连接缠绕分 轴驱动系统3h，缠绕分轴驱动系统3h与缠绕轴换向系统3i连接，缠绕轴换向系统3i外侧 通过张紧装置3f连接纤维放置轴3g。
[0017] 本发明提到的一种多层复合防偏磨连续抽油杆的制作方法，包括以下步骤制成： a从放丝架1引出多束纤维，在牵引装置11的牵引下经过注射模具5,注射模具5内充 满注射机4注入的树脂基体胶液4. 3,树脂基体为环氧树脂、乙烯基酯树脂或聚氨酯树脂； b在内层纵向纤维A与外层纵向纤维C之间使用编织机或缠绕机2编织一层增强的 缠绕层或编织层B，其中，通过缠绕机3缠绕一层或多层0. 1?2_厚度，缠绕角度为15? 85°的缠绕层；或者使用编织机3在内层纵向纤维A与外层纵向纤维C之间，缠绕一层或多 层厚度为〇. 1?2mm，交叉角度为15?85°的编织层； b经注射模具4内胶液浸渍的纤维束再经过拉挤模具7固化成型，拉挤模具7的入口 处设有模具冷却装置6,用于降低模具入口温度，避免模具温度传导至注射模具5 ;在拉挤 模具7周围、模具冷却装置6的后面，分布有模具加热装置8,在2?4段加热，固化温度在 95?180°C之间，呈梯度升温方式，拉挤速度在0. 08?1. 5米/分钟之间，拉挤出复合材料 杆体；拉挤出的复合材料杆体进入后固化加热炉9进行热应力处理及后固化，后固化结束， 通过牵引装置11; c在注射拉挤设备的牵引装置11和卷绕装置14之间，设置一台套热固性树脂喷涂设备 装置12和固化装置13,利用塑料挤出装置12在成型抽油杆体上的一段或几段的表面附着 一层热固性耐磨层，然后经过固化装置13 ;经充分固化后，利用卷绕装置11将其卷绕在直 径为1. 5m?3. 5m的圆盘上。
[0018] 下面通过实施例，对本发明详细说明，但是本发明不限于这些实施例。
[0019] 实施例1 : 多层复合防偏磨连续抽油杆的制备方法，其内层纵向纤维A为碳纤维，外层纵向纤维C 为高强度玻璃纤维，内外层中间缠绕层B为高强玻璃纤维，其制备方法包括如下步骤： 将内层多束碳纤维丝经过放丝架的排丝孔进入到表面处理炉，炉温在80?150°C之 间，牵引速度在〇. 08?1. 5米/分钟之间，通过时间为1. 0?12. 5分钟，热处理后的碳纤 维，在缠绕层玻璃纤维包覆后，与缠绕层、外层高强玻璃纤维同时进入注射模具，注射模具 内充满注射机注入的树脂胶液，树脂胶液配比为多元醇：异氰酸酯=100:121 ;浸胶后的碳 纤维进入拉挤模具，拉挤模具入口处利用循环水冷方式降至室温，但水冷后面，利用模具加 热装置，将模具三段加热，温度为ll〇°C、165°C、155°C ;成型后的复合材料杆继续以0. 08? 1. 5米/分钟的速度前进，通过长度为2米，温度为150°C的后固化加热炉后固化处理，充分 被空气冷却后，杆体经过牵引机，作为芯线进入热固性树脂喷涂设备，热固性树脂喷涂设备 挤喷涂厚度为〇. 5mm的聚氨酯层，加热固化后，粘接在抽油杆杆体外表面，带有一段具有耐 磨层的纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆被卷绕至圆盘上完成。
[0020] 实施例2 : 纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆的制备方法，内层纵向纤维A和外层纵向纤维C 为高强玻璃纤维，中间缠绕层B使用高强玻璃纤维，其制备方法包括如下步骤： 牵引速度为〇. 2米/分钟，改变注射树脂为环氧树脂，其中环氧树脂E-51 :甲基四氢 苯酐：DMP-30 :硬脂酸锌的重量份数为100 :85 :2. 0 :1，拉挤模具两段加热，温度为120°C、 160°C ;模具长度1000mm，成型后的抽油杆通过温度为160°C，长度为3m的后固化处理炉处 理；冷却后利用热固性树脂喷涂设备连续喷涂厚度为2_的氟碳涂层作为耐磨层，经过充 分固化后，带有耐磨层的纤维增强复合材料连续抽油杆被卷绕至圆盘上完成。
[0021] 实施例3: 优选的纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆的制备方法，内层纵向纤维A和外层纵向 纤维C为玄武岩纤维，中间缠绕层B也是玄武岩纤维，其制备方法包括如下步骤： 纤维热处理的炉温为120°C，牵引速度为0. 38米/分钟，改变注射树脂为乙烯基酯树 月旨，其中Atlac 430 :ΜΕΚΡ :ΒΡ0 :硬脂酸锌的重量份数为100 :1. 5 :1. 5 :1，模具三段加热，温 度为95°C、115°C、145°C ;成型后的抽油杆通过温度为140°C，长度为3m的后固化处理炉处 理；冷却后利用热固性树脂喷涂设备连续挤出厚度为1〇_的改性环氧树脂作为耐磨层，经 过充分冷却后，带有耐磨层的纤维增强复合材料连续抽油杆被卷绕至直径为3. 5m的圆盘 上。
[0022] 实施例4 : 优选的纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆的制备方法，内层纵向纤维A和外层纵向 纤维C为芳纶纤维，中间缠绕层B也是芳纶纤维，其制备方法包括如下步骤： 纤维热处理的炉温为120°C，牵引速度为0. 38米/分钟，改变注射树脂为乙烯基酯树 月旨，其中Atlac 430 :ΜΕΚΡ :ΒΡ0 :硬脂酸锌的重量份数为100 :1. 5 :1. 5 :1，模具三段加热，温 度为95°C、115°C、145°C ;成型后的抽油杆通过温度为140°C，长度为3m的后固化处理炉处 理；冷却后利用热固性树脂喷涂设备连续挤出厚度为l〇mm的乙烯基脂树脂作为耐磨层，经 过充分冷却后，带有耐磨层的纤维增强复合材料连续抽油杆被卷绕至直径为3. 5m的圆盘 上。
[0023] 缠绕层可更换为编织层，其厚度为0. l~2mm ; 所述的热固性耐磨层为聚氨酯、氟碳涂层、改性环氧树脂、乙烯基脂树脂、不饱和聚酯、 酚醛树脂中的一种。
【权利要求】
1. 一种多层复合防偏磨连续抽油杆，其特征是：在纤维增强树脂基体复合材料杆体的 外表面的一段或几段覆有一层热固性耐磨层（D)，所述的热固性耐磨层（D)为聚氨酯、氟碳 涂层、改性环氧树脂、乙烯基脂树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂中的一种制成，热固性耐磨层 (D)的厚度为0. 5?10mm，所述的纤维增强树脂基体复合材料杆体采用的纤维为玻璃纤维、 碳纤维或玄武岩纤维的一种或多种制成，采用多层复合缠绕与拉挤或者编织与拉挤的制造 工艺，由内到外依次是内层纵向纤维（A)，缠绕层或编织层（B)，外层纵向纤维（C)，所有缠 绕层、编织层和纵向纤维均为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维中的一种，采用的 树脂基体为环氧树脂、聚氨酯树脂或乙烯基酯树脂的一种，制成的杆体的连续长度为〇? 5000m〇
2. -种多层复合防偏磨连续抽油杆的制备装置，包括放丝架（1)、预热系统（2)、缠绕 机或编织机（3)、注射机（5)、注射模具（4)、模具冷却装置（6)、拉挤模具（7)、模具加热装置 (8)、控制部分（9)、后固化加热炉（10)、牵引装置（11)、卷绕装置（14)组成注射拉挤成型设 备，在注射模具（4)的底部装有一或两个注胶嘴（4. 1 )，顶部装有一或两个真空嘴（4. 2)，真 空嘴（4. 2)外接真空管，真空管与真空罐连接；所述的注射机（3)通过底部的注胶嘴（4. 1) 向注射模具内部注入树脂基体胶液（4. 3);其特征是：在内层纵向纤维（A)与外层纵向纤维 (C)之间使用编织机或缠绕机（2)编织一层增强的缠绕层或编织层（B)，注射拉挤成型设 备的牵引装置（11)和卷绕装置（14)之间设置有一台热固性树脂喷涂设备（12)和固化装 置（13)，利用热固性树脂喷涂设备（12)在成型抽油杆体的一段或几段的表面附着一层热 固性耐磨层，然后经过固化装置（13)固化，形成纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆；所 述的热固性树脂喷涂设备（12)包括树脂泵（12a)、静态混料器（12b)、过滤板（12c)、树脂腔 (12d)、过滤器（12e)、喷嘴（12f )、加热器（12g)，树脂泵（12a)的输出端连接到静态混料器 (12b)，静态混料器（12b)的下端通过过滤板（12c)与树脂腔（12d)连通，静态混料器（12b) 的外部设有加热器（12g)，过滤板（12c)的下端设有喷嘴（12f)，所述的树脂腔（12d)的两侧 设有过滤器（12e)。
3. 根据权利要求2所述的多层复合防偏磨连续抽油杆的制备装置，其特征是：所述的 喷嘴（12f )由树脂流道（12h)和喷射孔板（12i )组成，所述的树脂流道（12h)采用360度螺 旋结构，喷射孔板（12i )采用锥度星形喷孔结构。
4. 根据权利要求2所述的多层复合防偏磨连续抽油杆的制备装置，其特征是：所述的 缠绕机包括控制系统（3a)，伺服电机（3b)，减速机（3c)，双轴换向系统（3d)，缠绕纤维放置 盘（3e)，张紧装置（3f)，纤维放置轴（3g)，伺服电机（3b)通过减速机（3c)连接双轴换向系 统（3d)，双轴换向系统（3d)的两端分别连接缠绕纤维放置盘（3e)，缠绕纤维放置盘（3e)的 外侧通过张紧装置（3f)连接纤维放置轴（3g)。
5. 根据权利要求2所述的多层复合防偏磨连续抽油杆的制备装置，其特征是：所述的 编织机包括控制系统（3a)、伺服电机（3b)、减速机（3c)、张紧装置（3f)、纤维放置轴（3g)、 缠绕分轴驱动系统（3h )、缠绕轴换向系统（3i )，伺服电机（3b )通过减速机（3c )连接缠绕 分轴驱动系统（3h)，缠绕分轴驱动系统（3h)与缠绕轴换向系统（3i )连接，缠绕轴换向系统 (3i )外侧通过张紧装置（3f)连接纤维放置轴（3g)。
6. -种多层复合防偏磨连续抽油杆的制作方法，其特征是包括以下步骤制成： (a)从放丝架（1)引出多束纤维，在牵引装置（11)的牵引下经过注射模具（5)，注射模 具（5)内充满注射机（4)注入的树脂基体胶液（4. 3)，树脂基体为环氧树脂、乙烯基酯树脂 或聚氨酯树脂； (b)在内层纵向纤维（A)与外层纵向纤维（C)之间使用编织机或缠绕机（2)编织一层 增强的缠绕层或编织层（B)，其中，通过缠绕机（3)缠绕一层或多层0. 1?2mm厚度，缠绕角 度为15?85°的缠绕层；或者使用编织机（3)在内层纵向纤维（A)与外层纵向纤维（C)之 间，缠绕一层或多层厚度为0. 1?2mm，交叉角度为15?85°的编织层； (b) 经注射模具（4)内胶液浸渍的纤维束再经过拉挤模具（7)固化成型，拉挤模具（7) 的入口处设有模具冷却装置（6)，用于降低模具入口温度，避免模具温度传导至注射模具 (5);在拉挤模具（7)周围、模具冷却装置（6)的后面，分布有模具加热装置（8)，在2?4段 加热，固化温度在95?180°C之间，呈梯度升温方式，拉挤速度在0. 08?1. 5米/分钟之间， 拉挤出复合材料杆体；拉挤出的复合材料杆体进入后固化加热炉（9)进行热应力处理及后 固化，后固化结束，通过牵引装置（11); (c) 在注射拉挤设备的牵引装置（11)和卷绕装置（14)之间，设置一台套热固性树脂 喷涂设备装置（12)和固化装置（13)，利用塑料挤出装置（12)在成型抽油杆体上的一段或 几段的表面附着一层热固性耐磨层，然后经过固化装置（13);经充分固化后，利用卷绕装置 (11)将其卷绕在直径为1.5m?3. 5m的圆盘上。
【文档编号】B32B5/26GK104060944SQ201410264787
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】王瑞星, 崔昌瑞, 吴永太, 李强 申请人:胜利油田新大管业科技发展有限责任公司