专利名称：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
技术领域：
本发明涉及一种石油工业采油设备的制备方法及装置，特别涉及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。
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，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，利用浸溃过树脂胶液的芳纶、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。
发明内容
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，以解决油田采油生产中的腐蚀和偏磨问题为主要目的，制备出耐腐蚀和耐偏磨性能好、接头少、断脱几率小、活塞效应小、作业使用方便的抽油杆。一种纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆，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塑性塑料耐磨层，所述的热塑性塑料耐磨层为高密度聚乙烯、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯、聚甲醛、尼龙、聚苯醚、聚砜、聚四氟乙烯或聚醚醚酮中的一种，热塑性塑料耐磨层的厚度为I 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，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I 5000m。一种纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆的制备装置，包括放丝架、预处理加热炉、注射机、注射模具、模具冷却装置、拉挤模具、模具加热装置、控制部分、后固化加热炉、牵引装置、卷绕装置组成注射拉挤成型设备，在注射拉挤成型设备的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；在注射模具的底部装有一个或一个以上注胶嘴，顶部装有一个或一个以上真空嘴，真空嘴外接真空管，真空管与真空罐连接；所述的注射机通过底部的注胶嘴向注射模具内部注入树脂基体胶液。上述的塑料挤出机采用套管式包覆机头，包括螺旋面、芯线、挤出机螺杆、过滤板、导向棒、电热器、口模和机体，所述的机体顶部设有挤出机螺杆和过滤板，机体内腔设有导向棒，导向棒外设有螺旋面，导向棒内穿有芯线，且贯通机体的左右两侧壁；所述的导向棒的外端设有电热器和口模。—种纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆的制备方法，其特征是包括以下步骤制成
(a)从放丝架引出多束纤维，在牵引装置的牵引下经过加热炉预处理，炉温在80 150°C之间；从加热炉出来的纤维进入注射模具，注射模具内充满注射机注入的树脂基体胶液，树脂基体为环氧树脂、乙烯基酯树脂或聚氨酯树脂；
(b)经注射模具内胶液浸溃的纤维束再经过拉挤模具固化成型，拉挤模具的入口处设有模具冷却装置，用于降低模具入口温度，避免模具温度传导至注射模具；在拉挤模具周围、模具冷却装置的后面，分布有模具加热装置，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O. 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进行热应力处理及后固化，后固化结束，通过牵引装置；
(C)在注射拉挤设备的牵引装置和卷绕装置之间，设置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；经充分冷却至室温后，利用卷绕装置将其卷绕在直径为1.5m 3.5m的圆盘上。优选的，上述的纤维为碳纤维，其制备方法包括如下步骤:
将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0.08 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110°C、135°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，作为芯线进入塑料挤出机头，塑料挤出机连续挤出厚度为3_的高密度聚乙烯管坯，管坯在抽油杆杆体周围，当管坯接触空气冷却时，产生较强的收缩力，保证高密度聚乙烯管坯紧紧包覆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。优选的，所述的纤维为高强玻璃纤维，其制备方法包括如下步骤:纤维热处理的炉温为100°c，牵引速度为0.2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 ;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；冷却后利用塑料挤出机连续挤出厚度为4mm的尼龙耐磨层，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圆盘上完成。优选的，上述的纤维为玄武岩纤维，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脂，其中Atlac 430:MEKP =BPO:硬脂酸锌的重量分数为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；冷却后利用塑料挤出机连续挤出厚度为5mm的尼龙耐磨层，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。其中，热塑性塑料耐磨层为高密度聚乙烯(HDPE)、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯(ABS)、聚甲醛(Ρ0Μ)、尼龙(PA)、聚苯醚(ΡΡ0)、聚砜(PSV)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)中的一种；另外，2，4，6—三(二甲胺基甲基)苯酚，简称DMP-30 ;乙烯基树脂(Atlac430);过氧化甲乙酮(MEKP);过氧化苯甲酰(ΒΡ0)。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表面连续挤出形成连续一段或断续几段热塑性塑料耐磨层，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；同时抽油杆杆体与塑料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；
利用本发明提供的制备方法，采用注射拉挤和塑料挤出组合成型工艺，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，保证了热塑性塑料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。传统拉挤工艺中，开放式胶槽中胶液长期与空气接触，少量反应凝胶，及多余树脂的回流造成胶槽内胶液的新旧不均，导致产品性能降低，工艺连续性较差。注射拉挤工艺取消了传统拉挤工艺中开放式的浸胶槽，改为注射机注射胶液至注射模具型腔内，没有浸胶的纤维直接进入注射模具内，与模具型腔内的胶液混合浸溃，避免了环境因素对胶液的影响及新旧胶液混合不均对工艺和产品质量的影响，保证了生产所用胶液的新鲜度，提高了生产的连续稳定性。注射拉挤工艺生产出纤维增强复合材料连续抽油杆杆体，直接作为塑料挤出工艺中的芯线，穿过机头导向棒，依靠机头挤出成形的管坯遇冷时较强的收缩力，抽油杆与耐磨层牢固结合，最终形成纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆。本发明的装置实现了本发明的方法，并且生产效率高，操作简便。
附图1是本发明的纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆的结构示意 附图2是本发明的制备装置的流程示意 附图3是本发明的注射拉挤工艺中注射模具的结构示意 附图4是本发明的塑料挤出工艺中套管式包覆机头的结构示意 上图中放丝架1、预处理加热炉2、注射机3、注射模具4、模具冷却装置5、拉挤模具6、模具加热装置7、控制部分8、后固化加热炉9、牵引装置10、卷绕装置11、塑料挤出机12和冷却装置13 ;注胶嘴4.1、真空嘴4. 2、树脂基体胶液4. 3 ；
螺旋面al、芯线a2、挤出机螺杆a3、过滤板a4、导向棒a5、电热器a6、口模a7、机体a8,热塑性塑料耐磨层a，纤维增强树脂基体复合材料杆体b。
具体实施例方式参照附图1，本发明提到的纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆，在纤维增强树脂基体复合材料杆体b的外表面的一段或几段覆有一层热塑性塑料耐磨层a，所述的热塑性塑料耐磨层a为高密度聚乙烯、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯、聚甲醛、尼龙、聚苯醚、聚砜、聚四氟乙烯或聚醚醚酮中的一种制成，热塑性塑料耐磨层a的厚度为I 10mm，所述的纤维增强树脂基体复合材料杆体b采用的纤维为玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维的一种制成，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I 5000mo上述纤维增强树脂基体复合材料杆体的截面形状为正圆或椭圆形。参照附图2至附图3，本发明的制备装置包括放丝架1、预处理加热炉2、注射机3、注射模具4、模具冷却装置5、拉挤模具6、模具加热装置7、控制部分8、后固化加热炉9、牵引装置10、卷绕装置11组成注射拉挤成型设备，其改进之处是在注射拉挤成型设备的牵引装置10和卷绕装置11之间设置有一台塑料挤出机12和冷却装置13，利用塑料挤出机12在成型杆体的表面附着一层热塑性塑料耐磨层，然后经过冷却装置13冷却处理；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，真空罐由真空泵控制，在生产时持续保持> 一 O. 85MPa的真空度；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。参照附图4，本发明提到的塑料挤出机12采用套管式包覆机头，包括螺旋面al、芯线a2、挤出机螺杆a3、过滤板a4、导向棒a5、电热器a6、口模a7和机体a8,所述的机体a8顶部设有挤出机螺杆a3和过滤板a4，机体a8内腔设有导向棒a5，导向棒a5外设有螺旋面al,导向棒a5内穿有芯线a2,且贯通机体a8的左右两侧壁；所述的导向棒a5的外端设有电热器a6和口模a7，其中，复合材料抽油杆杆体直接作为塑料挤出工艺中的芯线，穿过机头导向棒，依靠机头挤出成形的管坯遇冷时较强的收缩力，抽油杆与耐磨层牢固结合，最终形成纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆。其中，上述的纤维增强树脂基体复合材料杆体b，其截面形状为正圆或椭圆形，其连续长度一般为I 5000m，热塑性塑料耐磨层a，其厚度一般为I 10mm，在长度方向上，只在抽油杆杆体与油管偏磨井段所对应的位置出现，可以是连续的一段，也可以是断续的几段，杆体的其余部位不需要全部附着耐磨层。通过采用上述的制备装置，实现本发明的制备方法具体是
(a)从放丝架I引出多束纤维(玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维)，在牵引装置10的牵引下经过加热炉2预处理，气氛为空气，炉温在80 150°C之间，牵引速度在O. 08 1. 5米/分钟之间，通过时间为1. O 12. 5分钟；从加热炉2出来的纤维进入注射模具4，注射模具4内充满注射机3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)经注射模具4内胶液浸溃的纤维束再经过拉挤模具6固化成型，拉挤模具6的入口处设有模具冷却装置5，用于降低模具入口温度，避免模具温度传导至注射模具4。拉挤模具6周围，模具冷却装置5的后面，分布有模具加热装置7，一般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O. 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8进行热应力处理及后固化，后固化结束，通过牵引装置10。(c)在注射拉挤设备的牵引装置10和卷绕装置11之间，设置一台塑料挤出机12和冷却装置13，利用塑料挤出机12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13。经充分冷却至室温后，利用卷绕装置11将其卷绕在直径为1. 5m 3. 5m的圆盘上。综合来说，本发明是采用注射拉挤和塑料挤出组合成型工艺，将玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维的一种，通过注射拉挤成型工艺与树脂基体复合，制备复合材料抽油杆杆体，直接作为塑料挤出工艺中的芯线，穿过机头导向棒，依靠机头挤出成形的管坯遇冷时较强的收缩力，抽油杆与耐磨层牢固结合，最终形成纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆。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。实施例1 :
将多束碳纤维丝经过放丝架的排丝孔进入到表面处理炉，炉温为120°C，牵引速度为1.O米/分钟，热处理后的碳纤维进入注射模具，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110°C、135°C、155°C。成型后的复合材料杆继续以1. O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，作为芯线进入塑料挤出机头，塑料挤出机在其1002m 1105m的长度段内连续挤出厚度为3mm的高密度聚乙烯(HDPE )管坯，管坯在抽油杆杆体周围，当管坯接触空气冷却时，产生较强的收缩力，保证高密度聚乙烯(HDPE)管坯紧紧包覆在抽油杆杆体外表面，带有一段长度为103m耐磨层的纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆被卷绕至直径为2.5m的圆盘上，根据油井需要，生产至长度为1345m时，将杆体截断，一根长度为1345m的纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆生产完成。实施例2:按照实施1，改变拉挤过程中的碳纤维为高强玻璃纤维，纤维热处理的炉温为100°c，牵引速度为0.2米/分钟，改变注射树脂为环氧树脂，其中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。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。冷却后利用塑料挤出机在其1202m 1295m的长度段内连续挤出厚度为4mm的尼龙(PA)耐磨层，经过充分冷却后，带有一段长度为73m耐磨层的纤维增强复合材料连续抽油杆被卷绕至直径为3m的圆盘上，根据油井需要，生产至长度为1521m时，将杆体截断，一根长度为1521m的纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆生产完成。实施例3:按照实施1，改变拉挤过程中的碳纤维为玄武岩纤维，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脂，其中Atlac 430:MEKP =BPO:硬脂酸锌的重量分数为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。冷却后利用塑料挤出机在其1952m 2045m的长度段内连续挤出厚度为5mm的尼龙(PA)耐磨层，经过充分冷却后，带有一段长度为93m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，根据油井需要，生产至长度为2167m时，将杆体截断，一根长度为2167m的纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆生产完成。其中，热塑性塑料耐磨层为高密度聚乙烯(HDPE)、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯(ABS)、聚甲醛(Ρ0Μ)、尼龙(PA)、聚苯醚(ΡΡ0)、聚砜(PSV)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)中的一种，当然，也可以根据需要采用上述几种的改性树。另外，需要说明的是:2，4，6—三(二甲胺基甲基)苯酹，简称DMP-30 ;乙烯基树脂(Atlac430);过氧化甲乙酮(MEKP);过氧化苯甲酰(ΒΡ0)。
权利要求
1.一种纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆，其特征是:在纤维增强树脂基体复合材料杆体(b)的外表面的一段或几段覆有一层热塑性塑料耐磨层(a)，所述的热塑性塑料耐磨层(a)为高密度聚乙烯、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯、聚甲醛、尼龙、聚苯醚、聚砜、聚四氟乙烯或聚醚醚酮中的一种制成，热塑性塑料耐磨层(a)的厚度为I 10mm，所述的纤维增强树脂基体复合材料杆体(b)采用的纤维为玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维的一种制成，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I 5000mo
2.—种纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆的制备装置，包括放丝架(I)、预处理加热炉(2)、注射机(3)、注射模具(4)、模具冷却装置(5)、拉挤模具(6)、模具加热装置(7)、控制部分(8)、后固化加热炉(9)、牵引装置(10)、卷绕装置(11)组成注射拉挤成型设备，其特征是:在注射拉挤成型设备的牵引装置(10)和卷绕装置(11)之间设置有一台塑料挤出机(12)和冷却装置(13)，利用塑料挤出机(12)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(13)冷却处理，形成纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆；在注射模具(4)的底部装有一个或一个以上的注胶嘴(4.1)，顶部装有一个或一个以上的真空嘴(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) 。
3.根据权利要求2所述的纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆的制备装置，其特征是:所述的塑料挤出机(12)采用套管式包覆机头，包括螺旋面(al)、芯线(a2)、挤出机螺杆(a3)、过滤板(a4)、导向棒(a5)、电热器(a6)、口模(a7)和机体(a8),所述的机体(a8)顶部设有挤出机螺杆(a3)和过滤板(a4),机体(a8)内腔设有导向棒(a5),导向棒(a5)外设有螺旋面(al),导向棒(a5)内穿有芯线(a2),且贯通机体(a8)的左右两侧壁；所述的导向棒(a5 )的外端设有电热器(a6 )和口模(a7 )。
4.一种纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆的制备方法，其特征是包括以下步骤制成: Ca)从放丝架(I)引出多束纤维，在牵弓I装置(10)的牵弓I下经过加热炉(2)预处理，炉温在80 150°C之间；从加热炉(2)出来的纤维进入注射模具(4)，注射模具(4)内充满注射机(3)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)经注射模具(4)内胶液浸溃的纤维束再经过拉挤模具(6)固化成型，拉挤模具(6)的入口处设有模具冷却装置(5)，用于降低模具入口温度，避免模具温度传导至注射模具(4);在拉挤模具(6)周围、模具冷却装置(5)的后面，分布有模具加热装置(7)，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(8 )进行热应力处理及后固化处理，后固化处理结束后，通过牵引装置(10)； (c)在注射拉挤设备的牵引装置(10)和卷绕装置(11)之间，设置一台塑料挤出机(12)和冷却装置(13)，利用塑料挤出机(12)在成型抽油杆体上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(13);经充分冷却至室温后，利用卷绕装置(11)将其卷绕在圆盘上。
5.根据权利要求4所述的纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆的制备方法，其特征是:所述的纤维为碳纤维，其制备方法包括如下步骤:将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，热处理后的碳纤维进入注射模具，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；成型后的复合材料杆继续前进，通过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，作为芯线进入塑料挤出机头，塑料挤出机连续挤出高密度聚乙烯管坯，管坯在抽油杆杆体周围，紧紧包覆在抽油杆杆体外表面，卷绕至圆盘上完成。
6.根据权利要求4所述的纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆的制备方法，其特征是:所述的纤维为高强玻璃纤维，其制备方法包括如下步骤:纤维经过热处理，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；成型后的抽油杆通过后固化处理炉处理；冷却后利用塑料挤出机连续挤出一层尼龙耐磨层，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圆盘上完成。
7.根据权利要求4所述的纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆的制备方法，其特征是:所述的纤维为玄武岩纤维，其制备方法包括如下步骤:纤维经过热处理，改变注射树脂为乙烯基酯树脂，其中Atlac 430:MEKP =BPO:硬脂酸锌的重量分数为100:1.5:1.5:1，模具三段加热；成型后的抽油杆通过后固化处理炉处理；冷却后利用塑料挤出机连续挤出一层尼龙耐磨层，经过充分冷却后，被卷绕至圆盘上。
8.根据权利要求4所述的纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆的制备方法，其特征是:所述的热塑性塑料耐磨层为高密度聚乙烯、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯、聚甲醛、尼龙、聚苯醚、聚砜、聚四氟 乙烯、聚醚醚酮中的一种。
全文摘要
本发明涉及一种纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆及其制备装置。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，树脂基体为环氧树脂、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。
文档编号B29C70/52GK103075112SQ20121050118
公开日2013年5月1日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者崔昌瑞, 吴永太 申请人:胜利油田新大管业科技发展有限责任公司