本發(fā)明屬于油田采油設備領域，尤其涉及一種多層耐磨擦碳纖維抽油桿接箍。

背景技術(shù)：

抽油桿是石油生產(chǎn)過程中常用的一種設備，采油時，通過抽油桿帶動井下的抽油泵泵桿上下往復運動，從而將地層內(nèi)的石油等液體泵送至地面。抽油桿接箍是用于連接抽油桿的連接件，通過抽油桿接箍的連接，抽油桿的總長度才可到達地下數(shù)百米甚至數(shù)千米深的原油層。在抽油機生產(chǎn)時，抽油桿在油管內(nèi)上下往復移動，而抽油桿接箍直徑大于抽油桿，因此抽油桿接箍不可避免的與油管內(nèi)壁發(fā)生摩擦、碰撞，很容易造成抽油桿接箍和油管內(nèi)壁的磨損。另外，由于受到井液的長期腐蝕，抽油桿接箍的偏磨及油管內(nèi)壁的變薄，甚至會造成抽油桿

目前，解決上述問題的常規(guī)方法是在抽油桿接箍的外層噴涂合金涂層，此方法雖顯著提高了抽油桿接箍的耐磨性，延長了檢泵周期，但不會減緩油管內(nèi)壁的磨損。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種多層耐磨擦碳纖維抽油桿接箍，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：本發(fā)明提供了一種多層耐磨擦碳纖維抽油桿接箍，接箍兩端的結(jié)構(gòu)相同，接箍的兩端的內(nèi)側(cè)均設置有用于連接抽油桿的抽油桿螺紋,接箍的最內(nèi)層為一個鋼制的芯體，所述的抽油桿螺紋設置在芯體的兩端，芯體的中部設置有扳手夾持區(qū)段，扳手夾持區(qū)段整體為圓柱狀結(jié)構(gòu)，圓柱的側(cè)面設置有一組相互平行的平面，扳手夾持區(qū)段的外側(cè)包覆有鎳合金涂層；

扳手夾持區(qū)段將接箍分隔出兩個耐磨區(qū)段，在耐磨區(qū)段處，由內(nèi)向外依次設置有環(huán)氧樹脂層，碳纖維層和聚乙烯層，環(huán)氧樹脂層、碳纖維層和聚乙烯層均延伸至接箍的端面上，碳纖維層由5根/12K---10根/12K的碳纖維在芯體上螺旋纏繞而成，碳纖維通過環(huán)氧樹脂粘結(jié)在芯體上，聚乙烯層通過熱成型的方式包覆在碳纖維層的外側(cè)；

所述的耐磨區(qū)段的兩端分別設置有倒角A和倒角B，兩個倒角的斜邊與接箍的圓柱面的夾角均為20-25°。

所述的碳纖維層的厚度為1-1.5mm。所述的碳纖維層又分為碳纖維層A和碳纖維層B，碳纖維層A和碳纖維層B均由碳纖維在芯體上螺旋纏繞而成，但兩層碳纖維的螺旋纏繞方向相反。碳纖維纏繞的螺旋角為3-5°。所述的扳手夾持區(qū)段的直徑小于耐磨區(qū)段的直徑。

本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明碳纖維層和聚乙烯層賦予抽油桿更優(yōu)秀的耐磨性能，可有效防止抽油桿接箍磨損失效。

2、聚乙烯為軟性耐磨材料，可有效減緩油管的磨損。

3、熱固性的聚乙烯層與環(huán)氧樹脂層為兩相結(jié)構(gòu)，當熱固性聚乙烯材料磨損失效后，可以通過相應工藝對受損部分進行剝離并重新修復，從而延長了接箍的使用壽命。實際使用時，發(fā)現(xiàn)聚乙烯層磨損后便要停止使用并修復，以防止碳纖維層被磨損。碳纖維層的存在可保證接箍在井下連續(xù)長時間工作而不會徹底磨損失效。

4、扳手夾持區(qū)段的設置，使得管鉗更容易卡緊在接箍上，防止管鉗松脫；扳手夾持區(qū)段外側(cè)設置了鎳合金涂層，主要起耐腐蝕作用，防止芯體被腐蝕。

5、扳手夾持區(qū)段的外側(cè)并無碳纖維和聚乙烯，而只在接箍的兩端的耐磨區(qū)段包覆和碳纖維和聚乙烯，在保證耐磨性能的同時，減少了碳纖維和聚乙烯材料的損耗，降低了物料成本。

6、本發(fā)明設置了倒角A和倒角B，其作用是在耐磨區(qū)段的兩端形成收緊包覆的效果，使得芯體外側(cè)各層附著的更牢固，防止各耐磨層脫落，同時，倒角A可避免各耐磨層的邊緣受到碰撞損壞，同樣起到保護各耐磨層的作用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的左視圖；

圖3是圖1中A處的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-芯體，2-環(huán)氧樹脂層，3-碳纖維層，4-聚乙烯層，5-倒角A，6-扳手夾持區(qū)段，7-耐磨區(qū)段，8-倒角B，9-鎳合金涂層。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步描述：

本發(fā)明提供了一種多層耐磨擦碳纖維抽油桿接箍，接箍兩端的結(jié)構(gòu)相同，接箍的兩端的內(nèi)側(cè)均設置有用于連接抽油桿的抽油桿螺紋,接箍的最內(nèi)層為一個鋼制的芯體1，所述的抽油桿螺紋設置在芯體1的兩端。芯體1是連接兩根抽油桿并承受拉力載荷的主要受力結(jié)構(gòu)。

芯體1的中部單獨設置了扳手夾持區(qū)段6，連接抽油桿時，用管鉗卡住扳手夾持區(qū)段6而不是耐磨區(qū)段7，可避免管鉗施力時對耐磨層(聚乙烯層4和碳纖維層3)的損傷，影響耐磨效果。

扳手夾持區(qū)段6整體為圓柱狀結(jié)構(gòu)，圓柱的側(cè)面設置有一組相互平行的平面，該組平面的設置，使得管鉗的夾持更牢固，不易打滑，從而保證了抽油桿連接的效率和操作的安全性。

扳手夾持區(qū)段6外側(cè)設置了鎳合金涂層9，主要起耐腐蝕作用，防止芯體1被腐蝕。同時，鎳合金具有較高的硬度，可有效防止扳手夾持區(qū)段6的外表面被管鉗損壞，從而延長接箍的使用壽命。

扳手夾持區(qū)段6將接箍分隔出兩個相同的耐磨區(qū)段7，實際生產(chǎn)時，耐磨區(qū)段7的直徑要大于扳手夾持區(qū)段6的直徑，以保證耐磨區(qū)段7承受摩擦并盡量減少扳手夾持區(qū)段6上的鎳合金涂層9的磨損。

在耐磨區(qū)段7處，由內(nèi)向外依次設置有環(huán)氧樹脂層2，碳纖維層3和聚乙烯層4。本發(fā)明設置的碳纖維層3和聚乙烯層4賦予抽油桿更優(yōu)秀的耐磨性能，可有效防止抽油桿接箍磨損失效。在兩種耐磨材料中，聚乙烯為軟性耐磨材料，與鋼與鋼之間的摩擦相比，軟性的聚乙烯與油管進行摩擦，可有效降低油管的磨損速度，從而延長油管的使用壽命。另外，熱固性的聚乙烯層4與碳纖維層3為兩相結(jié)構(gòu)，當熱固性聚乙烯材料磨損失效后，可以將聚乙烯層4的受損部分進行剝離并重新修復，使接箍的耐磨性能得到恢復，從而延長了接箍的使用壽命。實際使用時，發(fā)現(xiàn)聚乙烯層4磨損后最好立即停止使用并修復聚乙烯層4，以防止碳纖維層3發(fā)生不可修復的磨損。碳纖維具有超強的耐磨性能，因此碳纖維層3的存在可保證接箍在井下連續(xù)長時間工作而不會徹底磨損失效。

扳手夾持區(qū)段6的外側(cè)并無碳纖維和聚乙烯，而只在接箍的兩端的耐磨區(qū)段7包覆了碳纖維和聚乙烯，這樣的設計可在保證接箍耐磨性能的同時，減少碳纖維和聚乙烯材料的損耗，降低了接箍生產(chǎn)時的物料成本。

芯體1上各附著層的邊緣是各層的結(jié)構(gòu)強度短板，承受撞擊后容易與相鄰的內(nèi)層結(jié)構(gòu)剝離損壞，為了避免上述情況的發(fā)生，特將碳纖維層3和聚乙烯層4延伸至接箍的端面上，使得抽油桿上下移動時芯體1上的各附著層的邊緣不會承受撞擊。

所述的耐磨區(qū)段7的兩端分別設置有倒角A5和倒角B8，兩個倒角的作用是在耐磨區(qū)段7的兩端形成收緊包覆的效果，使得芯體1外側(cè)各層附著的更牢固，防止各耐磨層脫落，同時，兩個倒角的設置使得碳纖維層3和聚乙烯層4受到的沖擊力可以平緩的卸除，從而降低碳纖維層3和聚乙烯層4損壞的風險，進一步起到保護耐磨層的作用。

碳纖維層3由5根/12K---10根/12K的碳纖維在芯體1上螺旋纏繞而成。在本發(fā)明中，碳纖維的主要作用是耐磨，而無需承受較大的拉力載荷，因此，本發(fā)明采用了經(jīng)濟性較好的單絲數(shù)量為12K的碳纖維來優(yōu)先保證耐磨性。采用5-10根碳纖維進行螺旋纏繞，并將碳纖維纏繞的螺旋角設定為為3-5°，可使纏繞后的每一層碳纖維完全覆蓋耐磨區(qū)段7的環(huán)形面，不留間隙，從而保證碳纖維層3的耐磨性能充分發(fā)揮，避免耐磨盲區(qū)的出現(xiàn)。碳纖維的根數(shù)越多纏繞的效率越高，但碳纖維的根數(shù)越多纏繞時的工藝難度越大，因此，對碳纖維的根數(shù)進行限定可實現(xiàn)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)難度之間取得平衡，進而實現(xiàn)效益的最大化。所述的碳纖維層3的厚度為1-1.5mm，是根據(jù)常規(guī)生產(chǎn)時的極限耐磨需求而確定的參數(shù)，碳纖維層3的厚度大于此范圍則屬于材料的浪費。

碳纖維通過環(huán)氧樹脂粘結(jié)在芯體1上，聚乙烯層4通過熱成型的方式包覆在碳纖維層3的外側(cè)。

兩個倒角的斜邊與接箍的圓柱面的夾角均為20-25°。對倒角的角度進行限定，有利于充分發(fā)揮倒角的功能，若上述的夾角過小，則倒角斜面與接箍的端面相交而成的棱邊與油管之間的距離過小，耐磨層在該棱邊處容易受油管接縫的撞擊而損壞，若上述的夾角過大，則倒角斜面與接箍的圓柱面相交而成的棱邊與油管之間的距離過小，耐磨層在該棱邊處容易受油管接縫的撞擊而損壞。

所述的碳纖維層3又分為碳纖維層A和碳纖維層B，碳纖維層A和碳纖維層B均由碳纖維在芯體1上螺旋纏繞而成，但兩層碳纖維的螺旋纏繞方向相反。與沿軸向布置碳纖維相比，采用纏繞的方式使碳纖維附著在芯體1上，可使碳纖維在纏繞時的拉緊力作用下與芯體1的貼合更緊密，同時使得碳纖維層3的結(jié)構(gòu)更緊致，從而保證了碳纖維層3的質(zhì)量，改善了碳纖維層3的耐磨性能。另外，沿軸向布置的碳纖維的單根纖維磨損斷裂后，斷裂處會加速磨損，以至出現(xiàn)損壞速度逐漸加快的情況，而采用纏繞的方式布置碳纖維在一圈碳纖維磨損斷裂后，其它螺旋纏繞的碳纖維的斷裂速度幾乎不受影響，因此不會出現(xiàn)碳纖維層3的損壞速度加快的情況。

所有的碳纖維均向同一方向纏繞時，容易出現(xiàn)碳纖維層3的厚度不均勻的情況，而將碳纖維層3細分為纏繞方向相反的兩層，可有效減少厚度不均勻情況的發(fā)生，同時，分兩層纏繞使得碳纖維層可以分兩個工位同時進行纏繞，提高生產(chǎn)效率。