一种抗磨防腐复合材料光杆的制作方法

本发明属于石油开采技术领域，特别是涉及一种抗磨防腐复合材料光杆。

背景技术：

目前，全国使用的大多数油井中，抽油机井采油是主要的采油方式，占比60%以上。光杆是为实现抽油杆与抽油机悬绳器之间的连接而特制的“抽油杆”，是抽油机系统的重要组成部分。随着泵挂的不断加深、井液含水率的不断增加，抽油井载荷和腐蚀问题日益突显，载荷增大会造成光杆疲劳断脱，从而对抽油机、采油树等设备造成损坏；腐蚀严重会导致光杆与盘根的密封性能降低，使原油泄漏造成井口和环境污染，从而带来较大的经济损失和环保问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种抗磨防腐复合材料光杆，用于解决现有技术中光杆抗拉强度低、抗疲劳强度低、耐腐蚀性差的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种抗磨防腐复合材料光杆，包括杆体，所述杆体由环氧树脂基体及碳纤维固化成型；卡子，包括相对设置且可拆卸连接的两个卡体，所述杆体由楔块组件卡紧在两个所述卡体之间，所述楔块组件的外壁呈上大下小的锥形结构，且所述楔块组件的内壁光滑。

进一步，所述碳纤维的拉伸强度大于4900mpa，所述碳纤维的拉伸模量大于240gpa，所述杆体的抗拉强度大于2400mpa。

进一步，所述楔块组件包括两个对称设置的楔块，所述杆体设置于两个所述卡体形成的卡孔中，两个所述楔块设置于所述杆体与所述卡孔之间。

进一步，所述楔块为半圆环形锥体，且所述楔块的内壁直径沿其轴向方向一致。

进一步，所述卡体的内壁呈上大下小的锥形结构，且与所述楔块组件的锥形结构相匹配。

进一步，两个所述卡体通过螺栓和螺母连接。

进一步，所述杆体的下端设置有注塑的螺纹接头。

进一步，所述卡子的下端连接有用于所述杆体与抽油机连接的悬绳器，所述杆体穿过所述悬绳器并通过所述卡子与所述悬绳器固定连接。

进一步，所述杆体的下端位于一盘根盒中，所述杆体能够在所述盘根盒中往复运动。

进一步，所述盘根盒内部设置有碳纤维盘根，所述碳纤维盘根与所述杆体密封。

如上所述，本发明的一种抗磨防腐复合材料光杆，具有以下有益效果：

由于光杆的杆体采用环氧树脂作为基体材料并采用碳纤维作为增强材料固化形成，使光杆具有质量轻、耐腐蚀、耐磨损、抗拉强度高，使用寿命长的特点；并且，通过楔块组件使卡子与杆体连接卡紧，能够提高光杆与卡子的连接强度，装配简易，使用安全可靠。

附图说明

图1为本发明的一种抗磨防腐复合材料光杆的结构示意图；

图2为楔块组件的结构示意图。

零件标号说明

1-杆体；11-螺纹接头；2-卡子；21-卡体；22-楔块组件；23-螺栓；3-悬绳器；31-吊绳；32-压盖；4-盘根盒；41-盘根。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请结合图1和图2所示，本发明提供一种抗磨防腐复合材料光杆，包括杆体1，所述杆体1由环氧树脂基体及碳纤维固化成型；卡子2，包括对称设置且可拆卸连接的两个卡体21，所述杆体1由楔块组件22卡紧在两个所述卡体21之间，所述楔块组件22的外壁呈上大下小的锥形结构，且所述楔块组件22的内壁光滑。

具体的，所述杆体1由耐高温的环氧树脂基体及高模量碳纤维固化成型，其中，所述环氧树脂基体耐温达到80℃，所述碳纤维的拉伸强度大于4900mpa，所述碳纤维的拉伸模量大于240gpa，碳纤维为自润滑材料，耐磨性能优异，这样形成的光杆杆体1使得整个光杆质量轻、耐腐蚀、抗拉强度高（所述杆体1的抗拉强度大于2400mpa)，疲劳性能好，使用寿命长。

所述楔块组件22包括两个对称设置的楔块，所述杆体1设置于两个所述卡体21形成的卡孔中，两个所述楔块设置于所述杆体1与所述卡孔之间。由于所述楔块组件22的外壁呈上大下小的锥形结构，通过楔块组件22卡紧杆体1，利用井下负荷的重力使得楔块组件22越拉越紧，从而确保杆体1与卡子2连接紧固，防止卡子2脱落，使用安全可靠。

并且，所述楔块为半圆环形锥体，且所述楔块的内壁直径沿其轴向方向一致。两个楔块插入杆体1与卡体21的内壁之间，由于所述楔块的内壁直径不变，以适应所述杆体1的直径。并且，考虑到所述杆体1的材质为复合材料，为了避免对杆体1本身造成损伤，所述楔块组件22的内壁光滑，从而在夹紧杆体1的过程中，不会损伤杆体1表面，并且也避免了应力集中。

为了配合所述楔块组件22的外形结构，所述卡体21的内壁也呈上大下小的锥形结构，且与所述楔块组件22的锥形结构相匹配。这样，所述楔块组件22能够在插入所述卡体21内壁时，与所述卡体21紧密配合，最终使两个所述楔块分别与两个所述卡体21的内壁压紧，从而卡紧所述杆体1。

两个所述卡体21对称设置且可拆卸连接，具体的，两个所述卡体21通过螺栓23和螺母连接。可设置至少一组螺栓23，通过螺母拧紧螺栓23，能够使两个所述卡体21抱紧所述楔块组件22，从而卡紧所述杆体1，使卡子2能够与所述杆体1连接牢固。

所述杆体1的下端设置有注塑的螺纹接头11，用于与下方的抽油杆连接。螺纹接头11采用增韧环氧树脂、固化剂、促进剂并配有碳纤维粉、玻璃纤维微珠等填料注塑而成，其剪切性能优异，注塑的螺纹接头11拉伸能力可达到30吨。

另外，所述卡子2的下端连接有用于所述杆体1与抽油机连接的悬绳器3，所述杆体1穿过所述悬绳器3并通过所述卡子2与所述悬绳器3固定连接。悬绳器3是连接抽油机吊绳31与光杆的装置，用于悬挂光杆，使光杆在开采石油的过程中固定处于油井的中心位置。光杆的杆体1从悬绳器3中部穿过，并由悬绳器3上部的卡子2固定；抽油机吊绳31的尾部与悬绳器3相连，并在吊绳31的另一头与抽油机驴头相连。悬绳器3的前侧设置有压盖32，压盖32与悬绳器3本体螺纹连接，悬绳器3本体和压盖32上有螺纹孔，通过紧固件固定，防止杆体1偏出。

所述杆体1的下端位于一盘根盒4中，所述杆体1能够在所述盘根盒4中往复运动。所述盘根盒内部设置有碳纤维盘根41，所述碳纤维盘根41与所述杆体1密封。盘根盒4利用其内部的盘根41对抽油机光杆进行密封，在油井增产工作过程中起到密封油管和抽油机光杆之间环形空间的作用。由于所述杆体1材质为碳纤维，具有良好的耐磨性，盘根41也采用碳纤维材质，同种材质磨损，可有效降低磨损量，且密封性能更佳，能够使杆体1与盘根盒4密封严实，从而防止油液、气体及水的泄漏现象。

综上，在本发明实施例提供的一种抗磨防腐复合材料光杆中，由于光杆的杆体采用环氧树脂作为基体材料并采用碳纤维作为增强材料固化形成，使光杆具有质量轻、耐腐蚀、耐磨损、抗拉强度高，使用寿命长的特点；并且，通过楔块组件使卡子与杆体连接，能够提高光杆与卡子的连接强度，装配简易，使用安全可靠。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。