本發(fā)明屬于油田采油設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種具備通信功能的連續(xù)抽油桿及制備裝置和制備方法。
背景技術(shù)：
：抽油桿是石油生產(chǎn)過程中常用的一種設(shè)備，采油時(shí)，通過抽油桿帶動(dòng)井下的抽油泵泵桿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而將地層內(nèi)的石油等液體泵送至地面。在使用過程中，通常要將抽油桿連接至上千米，在此種情況下，抽油桿要承受的自身懸重和抽油泵的負(fù)荷，因此承受的拉力比較大?，F(xiàn)有的抽油桿多由鋼材制成，但鋼材存在重量大、易腐蝕、易磨損等物理缺陷，使得抽油桿的損耗居高不下。另外，現(xiàn)有的抽油桿大多為分段式結(jié)構(gòu)，施工時(shí)需要逐段安裝，因此施工效率比較低。為了解決上述問題，科研人員發(fā)明了一種碳纖維連續(xù)抽油桿，這種抽油桿利用碳纖維質(zhì)量輕、韌性好、抗拉強(qiáng)度高等優(yōu)越的物理性能，解決了上述問題。但這種抽油桿也存在一些缺陷：1、現(xiàn)有的碳纖維抽油桿在使用過程中，其外側(cè)會(huì)存在結(jié)蠟問題，而結(jié)蠟會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成多方面的負(fù)面影響；2、油井生產(chǎn)過程中，常常需要與井下的電子設(shè)備進(jìn)行通信，現(xiàn)有技術(shù)中有兩種通信方式，一種方式是在空心抽油桿內(nèi)穿入光纖并固定，然后將抽油桿連同光纖一同下入井中，但空心抽油桿的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較差，難以適應(yīng)深井作業(yè)；另一種方式是將抽油桿從油井中取出后，通過通信電纜向油管內(nèi)下放測(cè)井工具來實(shí)現(xiàn)地面與井下的通信，因?yàn)椴捎眠@種通信方式前必須將抽油桿起出，因此施工過程復(fù)雜，施工成本高。3、現(xiàn)有的碳纖維抽油桿的抗扭強(qiáng)度比較差；4、現(xiàn)有的碳纖維抽油桿中的碳纖維和玻璃纖維的走向均與抽油桿的長(zhǎng)度方向相同，生產(chǎn)時(shí)，本該包覆在碳纖維外側(cè)的玻璃纖維很容易摻入碳纖維束中，從而對(duì)抽油桿的強(qiáng)度造成不利影響。5、現(xiàn)有的碳纖維抽油桿的外層均為單純的環(huán)氧樹脂層，耐磨性較差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供一種具備通信功能的連續(xù)抽油桿及制備裝置和制備方法，以生產(chǎn)一種具備通信功能的連續(xù)抽油桿，進(jìn)而解決上述
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(shí)現(xiàn)：本發(fā)明提供了一種具備通信功能的連續(xù)抽油桿，包括碳纖維芯體,所述的碳纖維芯體的中央設(shè)置有電熱帶，電熱帶的周圍纏繞有光纖，構(gòu)成碳纖維芯體的碳纖維包覆在電熱帶和光纖的周圍，所述的碳纖維芯體外依次螺旋纏繞有纏繞玻璃纖維層A和纏繞玻璃纖維層B，纏繞玻璃纖維層B外包覆有縱向玻璃纖維層，縱向玻璃纖維層外壁涂覆有環(huán)氧樹脂層，碳纖維芯體由150根/12K---242根/12K，碳纖維通過環(huán)氧樹脂粘結(jié)的碳纖維束構(gòu)成，碳纖維拉伸強(qiáng)度4950Mpa以上，碳纖維芯體直徑為11--14mm，纏繞玻璃纖維層A和纏繞玻璃纖維層B兩層纏繞玻璃纖維的纏繞螺旋角均為45°，纏繞方向相反，纏繞玻璃纖維層A和纏繞玻璃纖維層B由環(huán)氧樹脂粘結(jié)在碳纖維芯體上，纏繞玻璃纖維層A和纏繞玻璃纖維層B兩層的纏繞厚度為0.4—0.6mm，縱向玻璃纖維層的玻璃纖維與碳纖維芯體平行設(shè)置，縱向玻璃纖維層由42根/2400tex--106根/2400tex的玻璃纖維組成，縱向玻璃纖維層由環(huán)氧樹脂粘結(jié)在纏繞玻璃纖維層B外壁，抽油桿的兩個(gè)端頭連接有抽油桿接頭，抽油桿接頭與抽油桿桿體的連接處能承受的拉力達(dá)到698KN，剪切強(qiáng)度達(dá)到92MPa，拉伸彈性模量150Gpa以上；所述的纏繞玻璃纖維層A、纏繞玻璃纖維層B及縱向玻璃纖維層中的玻璃纖維采用S級(jí)無堿玻璃纖維，玻璃纖維強(qiáng)度2500Mpa以上，線密度2400±5％TEX，拉伸彈性模量88Gpa以上，含水率0.1％以下，所述的環(huán)氧樹脂耐溫160℃，環(huán)氧樹脂拉伸強(qiáng)度60-85Mpa，拉伸模量2.5-3.0Gpa，伸長(zhǎng)率3.5-5.0％，彎曲強(qiáng)度100-135Mpa，彎曲模量2.5-3.5Gpa，環(huán)氧樹脂耐溫達(dá)到160℃。所述的碳纖維芯體與纏繞玻璃纖維層A之間還設(shè)置有另一電熱帶B，電熱帶B螺旋纏繞在碳纖維芯體的外側(cè)。抽油桿的外側(cè)還設(shè)有聚乙烯層和石墨烯層。所述的電熱帶的結(jié)構(gòu)包括三根截面積相同的銅絞線，每根銅絞線的外側(cè)均設(shè)置有銅絞線絕緣層，三根銅絞線的周圍包覆有塑料防護(hù)層，塑料防護(hù)層與銅絞線絕緣層之間的空間內(nèi)設(shè)置有塑料填充層，塑料填充層的橫截面的外輪廓為圓形。所述的抽油桿接頭主要由錐套、外套管和連接頭組成，外套管與連接頭之間通過螺紋連接，連接頭將錐套封裝在外套管內(nèi)，錐套與外套管的接觸面為圓錐面，所述的錐套的兩端各加工有一個(gè)切口，切口沿軸線方向切入，兩個(gè)切口所在的平面相互垂直，切口的長(zhǎng)度占錐套總長(zhǎng)度的百分比為85％-90％。本發(fā)明提供了一種具備通信功能的連續(xù)抽油桿的制備裝置，包括紗架、樹脂槽、纏繞機(jī)A、纏繞機(jī)B、拉擠模具、烘干裝置A、長(zhǎng)度計(jì)量裝置、擠塑機(jī)、牽引機(jī)和卷盤，所述的樹脂槽、纏繞機(jī)A和纏繞機(jī)B設(shè)置在無塵恒溫室內(nèi)，所述的紗架上放置有卷軸，碳纖維原料和玻璃纖維原料均為纏繞在卷軸上的線狀結(jié)構(gòu)，從紗架上的卷軸上引出的碳纖維依次通過樹脂槽、纏繞機(jī)A、纏繞機(jī)B、拉擠模具、烘干裝置A、長(zhǎng)度計(jì)量裝置和擠塑機(jī)制成抽油桿成品，抽油桿成品通過牽引機(jī)后纏繞在卷盤上；所述的樹脂槽的兩端分別設(shè)置有扶線板A和扶線板B，兩塊扶線板上均設(shè)置有扶線孔陣列，碳纖維或玻璃纖維從扶線板A穿入后從扶線板B穿出且分層排列，樹脂槽包括樹脂滴管、加熱水套和回收槽，樹脂滴管設(shè)置在每一層碳纖維的上方，加熱水套通過熱水或熱油的循環(huán)實(shí)現(xiàn)其加熱功能，所述的樹脂槽內(nèi)的各樹脂滴管上下錯(cuò)位分布；所述的纏繞機(jī)A和纏繞機(jī)B的結(jié)構(gòu)相同，均包括一個(gè)安裝在空心軸上的、由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤，兩個(gè)轉(zhuǎn)盤的來料一側(cè)均設(shè)置有預(yù)成型模具，纏繞機(jī)A的進(jìn)料處設(shè)置有用于將各股碳纖維均勻分布在圓形面上的圓形布線盤，纏繞機(jī)B的進(jìn)口處設(shè)置有一個(gè)脫模劑加注裝置，每個(gè)纏繞機(jī)的轉(zhuǎn)盤的側(cè)面的邊緣至少對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)纏繞有玻璃纖維的卷軸，每個(gè)卷軸的內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)置有一個(gè)扶線針，卷軸上的玻璃纖維穿過扶線針后纏繞在碳纖維芯體上，形成纏繞玻璃纖維層A和纏繞玻璃纖維層B；所述的樹脂槽、纏繞機(jī)A和纏繞機(jī)B均設(shè)置在無塵恒溫室內(nèi)；所述的無塵恒溫室與拉擠模具之間也設(shè)置有圓形布線盤，所述的碳纖維束從該圓形布線盤中央的通孔穿過，從紗架上的卷軸上引出的玻璃纖維經(jīng)由設(shè)置在無塵恒溫室內(nèi)的另一樹脂槽后，在該圓形布線盤的作用下均勻分布在碳纖維的周圍，該圓形布線盤的進(jìn)料一側(cè)也設(shè)置有一個(gè)脫模劑加注裝置；所述的拉擠模具為長(zhǎng)條狀結(jié)構(gòu)，拉擠模具的外側(cè)延長(zhǎng)度方向套有三個(gè)模具加熱裝置；所述的烘干裝置A為帶有上蓋的箱體式結(jié)構(gòu)，通過打開上蓋可將抽油桿半成品含于箱體內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)環(huán)繞加熱烘干；所述的卷盤安裝在電驅(qū)動(dòng)的卷盤支架上。本發(fā)明還包括擠塑機(jī)、霧化室和烘干裝置B，擠塑機(jī)、霧化室和烘干裝置B設(shè)置在烘干裝置A和牽引機(jī)之間，抽油桿半成品從烘干裝置A出來后，先后通過擠塑機(jī)、霧化室和烘干裝置B，然后進(jìn)入牽引機(jī)，烘干裝置B與烘干裝置A的結(jié)構(gòu)相同。所述的卷盤的直徑大于3米。卷盤與卷盤支架之間為可拆卸連接。本發(fā)明提供了一種所述的具備通信功能的連續(xù)抽油桿的制備方法，包括：步驟一，將紗架上纏繞有光纖的電熱帶、碳纖維和玻璃纖維引入無塵恒溫室內(nèi)，并使碳纖維和玻璃纖維各自經(jīng)由一個(gè)樹脂槽，在此過程中，通過樹脂槽上的樹脂滴管向碳纖維和玻璃纖維上滴灑樹脂；步驟二，通過扶線板和圓形布線盤將涂有樹脂的碳纖維聚攏排布在電熱帶周圍后，在預(yù)成型模具的聚攏擠壓作用下初步形成碳纖維芯體，碳纖維芯體再經(jīng)由纏繞機(jī)A和纏繞機(jī)B，纏繞機(jī)A和纏繞機(jī)B先后將兩層纏繞玻璃纖維纏繞在碳纖維芯體上，形成纏繞玻璃纖維層A和纏繞玻璃纖維層B，然后將抽油桿半成品引出無塵恒溫室，纏繞機(jī)A和纏繞機(jī)B上的轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，纏繞的螺旋角通過調(diào)整扶線針與碳纖維之間的相對(duì)位置進(jìn)行控制；與此同時(shí)，將涂有樹脂的玻璃纖維引出無塵恒溫室；步驟三，通過圓形布線盤將上一步驟中涂有樹脂的玻璃纖維均勻環(huán)繞在抽油桿半成品周圍，并與抽油桿半成品一同穿過拉擠模具，以使得碳纖維和玻璃纖維被充分壓緊，并形成縱向玻璃纖維層，在此過程中，通過拉擠模具外側(cè)套裝的模具加熱裝置進(jìn)行加熱，以使樹脂固化，三個(gè)模具加熱裝置的加熱溫度按照產(chǎn)品行進(jìn)方向依次為160℃，180℃，190℃；步驟四，將抽油桿半成品繼續(xù)引入烘干裝置A進(jìn)行烘干，以使樹脂進(jìn)一步脫水干燥；步驟五，將抽油桿半成品繼續(xù)引入擠塑機(jī)，以形成聚乙烯層；步驟六，將抽油桿半成品繼續(xù)引入霧化室，在霧化室中通過霧化噴涂的方式向抽油桿半成品的表面噴涂石墨烯，然后在噴涂后通過烘干裝置B進(jìn)行烘干，形成抽油桿成品。碳纖維芯體的端部穿過拉擠模具后，將該端部與一條扁帶連接，通過牽引機(jī)牽引扁帶來提供產(chǎn)品行進(jìn)的動(dòng)力；碳纖維芯體的端部到達(dá)牽引機(jī)后，牽引機(jī)直接牽引抽油桿成品，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，連續(xù)生產(chǎn)中牽引機(jī)的拉擠速度為0.25-0.45m/min，再通過卷盤將抽油桿成品盤繞起來。本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明提供了一種新型的連續(xù)抽油桿，并根據(jù)該抽油桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出了一套完整的工藝設(shè)備和工藝流程，通過本發(fā)明可生產(chǎn)出一種具備通信功能的連續(xù)抽油桿，這種抽油桿不但具有自加熱和井下通信這兩個(gè)重要功能，而且具有重量輕，耐磨損，抗扭強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，將該抽油桿應(yīng)用于油田生產(chǎn)中，在保證使用功能的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效的效果，顯著提升效益。使用本發(fā)明所述的設(shè)備工藝操作簡(jiǎn)單，工藝布局合理，采用常規(guī)的自動(dòng)化控制技術(shù)控制各生產(chǎn)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)抽油桿的連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)。附圖說明圖1是具備通信功能的連續(xù)抽油桿及制備裝置和制備方法的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中無塵恒溫室內(nèi)各裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1中A處的局部放大圖；圖4是圖1中拉擠模具處的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是利用本發(fā)明生產(chǎn)出來的具備通信功能的連續(xù)抽油桿的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是扶線板A的過線狀況示意圖(圖中黑點(diǎn)表示碳纖維或玻璃纖維)；圖7是扶線板B的過線狀況示意圖(圖中黑點(diǎn)表示碳纖維或玻璃纖維)；圖8是圓形布線盤的結(jié)構(gòu)示意圖(圖中黑點(diǎn)表示碳纖維或玻璃纖維)；圖9是抽油桿接頭的裝配圖；圖10是錐套的剖視圖；圖11是圖10中A處的剖視圖；圖12是電熱帶的截面圖。圖中：1-紗架，2-卷軸，3-碳纖維，4-樹脂槽，5-纏繞機(jī)A，6-纏繞機(jī)B，7-拉擠模具，8-烘干裝置A，9-擠塑機(jī)，10-霧化室，11-烘干裝置B，12-牽引機(jī)，13-卷盤，14-抽油桿成品，15-長(zhǎng)度計(jì)量裝置，16-脫模劑加注裝置，17-無塵恒溫室，18-加熱水套，19-回收槽，20-轉(zhuǎn)盤，21-扶線針，22-預(yù)成型模具，23-圓形布線盤，24-扶線板，25-樹脂滴管，26-玻璃纖維，27-模具加熱裝置，28-碳纖維芯體，29-纏繞玻璃纖維層A，30-縱向玻璃纖維層，31-環(huán)氧樹脂層，32-聚乙烯層，33-石墨烯層，34-纏繞玻璃纖維層B，35-扶線板B，36-外套管，37-錐套，38-連接頭，39-切口，40-電熱帶，41-塑料防護(hù)層，42-塑料填充層，43-銅絞線絕緣層，44-銅絞線,45-光纖，46-電熱帶B。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述：實(shí)施例：一種具備通信功能的連續(xù)抽油桿，包括碳纖維芯體28,所述的碳纖維芯體28的中央設(shè)置有電熱帶40，伴熱帶40的設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)抽油桿的恒溫伴熱，即使抽油桿保持一個(gè)較高的且穩(wěn)定的溫度，從而防止原油中的石蠟?zāi)Y(jié)在抽油桿上。電熱帶40的周圍纏繞有光纖45(光纖45上需設(shè)置絕緣防水保護(hù)層)，構(gòu)成碳纖維芯體28的碳纖維包覆在電熱帶40和光纖45的周圍。光纖45的設(shè)置，可為地面與井下的通信提供數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，作業(yè)時(shí)，無需將抽油桿起出，因此具有施工工藝簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。碳纖維芯體28由150根/12K---242根/12K碳纖維通過環(huán)氧樹脂粘結(jié)的碳纖維束構(gòu)成，碳纖維拉伸強(qiáng)度≥4950MPa，所述的碳纖維芯體28外依次螺旋纏繞有纏繞玻璃纖維層A29和纏繞玻璃纖維層B34，纏繞玻璃纖維層B34外包覆有縱向玻璃纖維層30，縱向玻璃纖維層30外壁涂覆有環(huán)氧樹脂層31。纏繞玻璃纖維可束縛碳纖維芯體28中各股碳纖維，避免抽油桿承受扭矩時(shí)各股碳纖維發(fā)生分離引起抽油桿損壞，從而有效增強(qiáng)了抽油桿的抗扭強(qiáng)度，同時(shí)，用纏繞玻璃纖維將碳纖維芯體28包裹，可有效防止縱向玻璃纖維層30與碳纖維芯體28摻合，從而保證了碳纖維芯體28的圓度，即保證了抽油桿結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的均勻性，消除了強(qiáng)度弱點(diǎn)。碳纖維芯體28由150根/12K---242根/12K碳纖維通過環(huán)氧樹脂粘結(jié)的碳纖維束構(gòu)成，碳纖維芯體28直徑為11--14mm。每根碳纖維的單絲數(shù)量是碳纖維的一項(xiàng)重要指標(biāo)，單絲數(shù)量越大成本越高，但強(qiáng)度越高同時(shí)抽油桿也會(huì)加粗。本發(fā)明選用單絲數(shù)量為12K的碳纖維，在滿足連續(xù)抽油桿的強(qiáng)度要求的同時(shí)，也兼顧了經(jīng)濟(jì)性。受使用環(huán)境和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的限制，連續(xù)抽油桿的直徑通常被限定為幾個(gè)固定值，根據(jù)連續(xù)抽油桿直徑的不同，將12K碳纖維的數(shù)量限制在150-242根，可在保證連續(xù)抽油桿強(qiáng)度的同時(shí)降低了生產(chǎn)成本，抽油桿整體也變輕了降低了能耗，保證連續(xù)抽油桿的其它層不會(huì)因?yàn)樘祭w維芯體28的直徑過大而被迫壓縮，進(jìn)而影響連續(xù)抽油桿的整體性能。碳纖維選用土耳其阿克薩公司的市售產(chǎn)品。纏繞玻璃纖維層A29和纏繞玻璃纖維層B34兩層纏繞玻璃纖維的纏繞螺旋角均為45°，纏繞方向相反，纏繞玻璃纖維層A29和纏繞玻璃纖維層B34由環(huán)氧樹脂粘結(jié)在碳纖維芯體28上。45°是工業(yè)設(shè)計(jì)中的一個(gè)特殊角度，在本發(fā)明中，45°是最優(yōu)的纏繞角度，纏繞角度大于45°時(shí)，角度越大在工藝上越難以實(shí)現(xiàn)，纏繞角度小于45°時(shí)，角度越小，抽油桿抵抗扭矩的能力越差。纏繞玻璃纖維層A29和纏繞玻璃纖維層B34的纏繞方向相反，使得抽油桿在順時(shí)針和逆時(shí)針兩個(gè)旋向上獲得相同的抗扭強(qiáng)度。纏繞玻璃纖維層A29和纏繞玻璃纖維層B34兩層的纏繞厚度為0.4—0.6mm，厚度的下限值設(shè)置為0.4mm，才可完全保證縱向玻璃纖維層30內(nèi)的玻璃纖維不會(huì)摻合到碳纖維芯體28內(nèi)，為了避免連續(xù)抽油桿生產(chǎn)中因過于嚴(yán)格的精度控制要求而提高精度控制成本，同時(shí)避免材料的無效損耗，纏繞玻璃纖維的厚度可向上浮動(dòng)至0.6mm。縱向玻璃纖維層30的玻璃纖維與碳纖維芯體28平行設(shè)置，縱向玻璃纖維層30由42根/2400tex--106根/2400tex玻璃纖維組成，縱向玻璃纖維層30主要起抗剪切作用，因此對(duì)玻璃纖維的線密度必然提出要求。本發(fā)明中采用線密度為2400tex的玻璃纖維，以保證良好的抗剪切能力。而在實(shí)際生產(chǎn)中，線密度過高(即纖維過粗)會(huì)嚴(yán)重影響環(huán)氧樹脂的粘結(jié)效果和縱向玻璃纖維層30的均勻度，因此，在滿足抗剪切性能的情況下，線密度定為2400tex即可，不宜過高?？v向玻璃纖維層30由環(huán)氧樹脂粘結(jié)在纏繞玻璃纖維層B34外壁。環(huán)氧樹脂采用惠柏新材料科技(上海)股份有限公司的市售產(chǎn)品。所述的玻璃纖維可采用S級(jí)無堿玻璃纖維。玻璃纖維強(qiáng)度≥2500Mpa，線密度2400±5％TEX，拉伸彈性模量≥88Gpa，含水率≤0.1％。玻璃纖維選用歐文斯克寧公司的市售產(chǎn)品。構(gòu)成縱向玻璃纖維層30的玻璃纖維與碳纖維芯體28平行設(shè)置，使得縱向玻璃纖維層30與碳纖維芯體28可共同分擔(dān)拉力載荷，有利于提高連續(xù)抽油桿的抗拉強(qiáng)度。抽油桿的外側(cè)還設(shè)有聚乙烯層32和石墨烯層33。石墨烯具有極好的耐磨性能，在生產(chǎn)時(shí)，石墨烯層的厚度極小，因此，在抽油桿直徑一定的情況下，增加石墨烯層33不會(huì)影響其它各層的結(jié)構(gòu)分布。聚乙烯層32和石墨烯層33賦予抽油桿更優(yōu)秀的耐磨性能，同時(shí)，通過在抽油桿表面設(shè)置多層結(jié)構(gòu)，可避免油液滲透，延緩樹脂水解，從而防止抽油桿因樹脂水解而損壞。所涉及的技術(shù)成熟可靠，性能穩(wěn)定性高。所述的碳纖維芯體28與纏繞玻璃纖維層A29之間還設(shè)置有另一電熱帶B46，電熱帶B46螺旋纏繞在碳纖維芯體28的外側(cè)。電熱帶B46可用市場(chǎng)上常見的電熱扁帶制作，纏繞電熱帶B46時(shí)，可使用與所述的纏繞機(jī)相同的設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。與位于抽油桿中心的電熱帶A40相比，纏繞在碳纖維芯體28外側(cè)的電熱帶B距離抽油桿的外表面更近，因此在同等條件下更容易保證對(duì)抽油桿的加熱效果。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，電熱帶B46與電熱帶A可同時(shí)存在，也可以用電熱帶B46將電熱帶A替換掉。在原有的碳纖維拉擠工藝基礎(chǔ)上增加了熱固性的聚乙烯層32及石墨烯層33。在抽油桿本身的彎曲直徑不增大的同時(shí)，利用石墨烯的耐磨性，增加連續(xù)桿的耐磨性能。當(dāng)石墨烯磨損失效后，熱固性聚乙烯代替其性能繼續(xù)保護(hù)抽油桿的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。而且熱固性的聚乙烯與抽油桿的環(huán)氧樹脂層31為兩相結(jié)構(gòu)，當(dāng)熱固性聚乙烯材料磨損失效后，可以通過相應(yīng)工藝對(duì)受損部分進(jìn)行剝離并重新修復(fù)，增加抽油桿使用壽命。所述的電熱帶40的結(jié)構(gòu)包括三根截面積相同的銅絞線44，每根銅絞線44的外側(cè)均設(shè)置有銅絞線絕緣層43，三根銅絞線44的周圍包覆有塑料防護(hù)層41，塑料防護(hù)層41與銅絞線絕緣層43之間的空間內(nèi)設(shè)置有塑料填充層42，塑料填充層42的橫截面的外輪廓為圓形。使用時(shí)，在抽油桿的下端將三根銅絞線44可靠地短接，在抽油桿的上端的三根銅絞線分別與380V動(dòng)力電(或設(shè)計(jì)的電壓)電源的三相連接，形成了一個(gè)星形負(fù)載，通電后，三根銅絞線44便形成了一條連續(xù)的電熱帶40，這種結(jié)構(gòu)的電熱帶40的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)電流小，可隨意剪切，非常適合應(yīng)用于連續(xù)抽油桿中進(jìn)行伴熱。采用銅絞線44而不采用單股的銅線，是因?yàn)榕c相同截面積的單股銅線相比，銅絞線44擁有更好的機(jī)械性柔韌性，可有效防止接線過程中發(fā)生折斷。塑料填充層42的作用共有兩個(gè)：一方面，塑料填充層42可以保護(hù)銅絞線44以及銅絞線絕緣層43，防止井下化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，另一方面，用塑料填充層42將塑料防護(hù)層41與銅絞線絕緣層43之間的空間填滿，可以在形狀不規(guī)則的銅絞線44外形成圓形的外輪廓，該圓形外輪廓的存在，既可以防止因抽油桿生產(chǎn)時(shí)內(nèi)部形成空心而影響抽油桿的強(qiáng)度和質(zhì)地均勻性，保證產(chǎn)品質(zhì)量并降低產(chǎn)品的生產(chǎn)難度，又可以為位于井下的銅絞線44短接點(diǎn)的密封提供一個(gè)形狀規(guī)則的、密封性能可靠的密封面，便于密封的實(shí)現(xiàn)。塑料防護(hù)層41的作用是隔絕碳纖維和塑料填充層42，防止碳纖維和塑料填充層42被環(huán)氧樹脂粘結(jié)在一起。在抽油桿的下端，將三根銅絞線44短接前，需要將銅絞線44的線頭從碳纖維抽油桿中剝離出來，此種情況下，碳纖維和塑料填充層42若被粘結(jié)在一起，那么剝離過程中必將破壞塑料填充層42，而由于塑料防護(hù)層41的存在，在剝離銅絞線44的線頭時(shí)，只有塑料防護(hù)層41會(huì)被破壞，塑料填充層42得以完整保留。上述方案中，所述的纏繞玻璃纖維層A、纏繞玻璃纖維層B及縱向玻璃纖維層中的玻璃纖維采用S級(jí)無堿玻璃纖維，玻璃纖維強(qiáng)度≥2500Mpa；線密度2400±5％TEX；拉伸彈性模量≥88Gpa、含水率≤0.1％。上述方案中的環(huán)氧樹脂耐溫160℃，環(huán)氧樹脂拉伸強(qiáng)度60-85Mpa、拉伸模量2.5-3.0Gpa、伸長(zhǎng)率3.5-5.0％、彎曲強(qiáng)度100-135Mpa、彎曲模量2.5-3.5Gpa。上述參數(shù)保證了環(huán)氧樹脂層31的強(qiáng)度，防止其在彎曲過程中開裂。為了保證玻璃纖維和環(huán)氧樹脂的拉伸狀態(tài)與碳纖維的拉伸狀態(tài)在承受載荷時(shí)可以協(xié)同變化(防止玻璃纖維斷裂或環(huán)氧樹脂開裂)，玻璃纖維和環(huán)氧樹脂的選用必須嚴(yán)格依照上述參數(shù)確定。本發(fā)明針對(duì)本連續(xù)抽油桿設(shè)計(jì)了配套的專用抽油桿接頭，通過該抽油桿接頭可以將本連續(xù)抽油桿與普通的鋼制抽油桿快速、穩(wěn)定、可靠地連接。抽油桿接頭主要由錐套37、外套管36和連接頭38組成，外套管36與連接頭38之間通過螺紋連接，連接頭38將錐套37封裝在外套管36內(nèi)，錐套37與外套管36的接觸面為圓錐面，所述的錐套37的兩端各加工有一個(gè)切口39，切口39沿軸線方向切入，兩個(gè)切口39所在的平面相互垂直，切口39的長(zhǎng)度占錐套37總長(zhǎng)度的百分比為85％-90％。連續(xù)抽油桿與上述的抽油桿接頭連接時(shí)，將連接頭38拆下并使錐套37與外套管36分離，然后使連續(xù)抽油桿的端部依次穿入外套管36和錐套37，然后使錐套37與外套管36重新貼合，貼合過程中，錐套37側(cè)壁不斷向連續(xù)抽油桿靠攏貼合，最終將連續(xù)抽油桿夾緊。在連續(xù)抽油桿承受拉力載荷后，錐套37側(cè)壁進(jìn)一步向連續(xù)抽油桿靠攏貼合，拉力載荷越大夾緊力越大，消除了連續(xù)抽油桿松脫的可能，保證了連接的可靠性。在錐套37的兩端各加工有一個(gè)切口39且兩個(gè)切口39所在的平面相互垂直，這樣的切口設(shè)計(jì)，使得錐套37上的所有區(qū)段均可以在外套管36內(nèi)壁的擠壓作用下向連續(xù)抽油桿靠攏貼合，錐套37的有效夾緊長(zhǎng)度等于錐套37的長(zhǎng)度，與在錐套37的一端設(shè)置切口39相比，夾緊的可靠性大大增強(qiáng)。另外，切口39的長(zhǎng)度占錐套37總長(zhǎng)度的百分比限制為85％-90％，若切口39過長(zhǎng)，則錐套37的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度會(huì)比較薄弱，在生產(chǎn)、安裝和使用過程中容易損壞，若切口39過短，則錐套37的柔性就會(huì)變差，影響錐套37的內(nèi)壁與連續(xù)抽油桿的周向貼合程度，進(jìn)而對(duì)夾緊的可靠性和穩(wěn)定性造成影響。下面是對(duì)本申請(qǐng)的抽油桿進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：1)剪切強(qiáng)度達(dá)到92MPa；拉伸彈性模量≥150GPa。2)對(duì)抽油桿的疲勞性能進(jìn)行測(cè)試，最小拉力40KN，最大拉力120KN，拉力變化頻率100Hz，次數(shù)1千萬次。3)碳纖維連續(xù)抽油桿桿體性能：表1序號(hào)檢測(cè)項(xiàng)目單位數(shù)據(jù)要求實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)1規(guī)格尺寸mm19±0.219.102密度g/m31.5-1.951.7363徑向耐壓KN≥110119.14彎曲強(qiáng)度MPa≥80010465彎曲彈性模量GPa≤10085.66拉伸破壞載荷KN≥690700.57拉伸模量GPa≥1501528表現(xiàn)水平剪切強(qiáng)度MPa≥60929玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)℃≥160181.14表2抽油桿拉伸試驗(yàn)結(jié)果：拉伸強(qiáng)度：1831MPa，斷裂延伸率：1.84％，拉伸模量為152GPa。4)抽油桿圓形截面D(mm)：153.938(mm2)時(shí)承重46.18(噸)，201.062(mm2)承重60.32(噸)，283.529(mm2)承重85.06(噸)。5)對(duì)抽油桿的密度進(jìn)行測(cè)試(取5根抽油桿)，結(jié)果如下：表36)對(duì)抽油桿的抗壓性能進(jìn)行測(cè)試(取3根抽油桿)，結(jié)果如下：表4最大載荷N第1根140471.09第2根102943.23第3根113920.12平均值119111.48注：以上測(cè)試數(shù)據(jù)均依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)Q/JHY006-2014測(cè)定。一種具備通信功能的連續(xù)抽油桿的制備裝置，包括紗架1、樹脂槽4、纏繞機(jī)A5、纏繞機(jī)B6、拉擠模具7、烘干裝置A8、長(zhǎng)度計(jì)量裝置15、擠塑機(jī)9、牽引機(jī)12和卷盤13。所述的樹脂槽4、纏繞機(jī)A5和纏繞機(jī)B6設(shè)置在無塵恒溫室17內(nèi)，所述的紗架1上放置有卷軸2，碳纖維原料和玻璃纖維原料均為纏繞在卷軸2上的線狀結(jié)構(gòu)，從紗架1上的卷軸2上引出的碳纖維3依次通過樹脂槽4、纏繞機(jī)A5、纏繞機(jī)B6、拉擠模具7、烘干裝置A8、長(zhǎng)度計(jì)量裝置15和擠塑機(jī)9制成抽油桿成品14，抽油桿成品14通過牽引機(jī)12后纏繞在卷盤13上。牽引機(jī)12能夠控制抽油桿行進(jìn)速度。所述的樹脂槽4包括樹脂滴管25、加熱水套18和回收槽19，樹脂槽4的兩端分別設(shè)置有扶線板A24和扶線板B35，兩塊扶線板上均設(shè)置有扶線孔陣列。碳纖維3或玻璃纖維26從扶線板A24穿入后從扶線板B35穿出且分層排列，樹脂滴管25設(shè)置在每一層碳纖維3的上方，樹脂滴管25上設(shè)置有一列用于樹脂滴出的小孔，從而使樹脂均勻地滴在所有碳纖維上。加熱水套18通過熱水或熱油的循環(huán)實(shí)現(xiàn)其加熱功能，從而使樹脂保持一定的流動(dòng)性，以便樹脂順利地滴出。所述的纏繞機(jī)A5和纏繞機(jī)B6的結(jié)構(gòu)相同，均包括一個(gè)安裝在空心軸上的、由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤20，兩個(gè)轉(zhuǎn)盤20的來料一側(cè)均設(shè)置有預(yù)成型模具22，纏繞機(jī)A5的進(jìn)料處設(shè)置有用于將各股碳纖維3均勻分布在圓形面上的圓形布線盤23，使得碳纖維芯體28內(nèi)部的碳纖維整齊、均勻地排列，保證了碳纖維芯體28的結(jié)構(gòu)均勻性。纏繞機(jī)B6的進(jìn)口處設(shè)置有一個(gè)脫模劑加注裝置16，通過脫模劑的潤(rùn)滑作用可減小產(chǎn)品與生產(chǎn)設(shè)備之間的摩擦力，從而產(chǎn)生減小牽引力和減緩設(shè)備磨損的作用。每個(gè)纏繞機(jī)的轉(zhuǎn)盤20的側(cè)面的邊緣至少對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)纏繞有玻璃纖維3的卷軸2，每個(gè)卷軸2的內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)置有一個(gè)扶線針21，卷軸2上的玻璃纖維26穿過扶線針后纏繞在碳纖維芯體28上，形成纏繞玻璃纖維層29。扶線針21的作用是使玻璃纖維26的位置保持穩(wěn)定，從而使玻璃纖維26的分布更均勻，保證產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)均勻性。纏繞機(jī)是本制備裝置中的核心設(shè)備，通過纏繞機(jī)A5和纏繞機(jī)B6可實(shí)現(xiàn)玻璃纖維的雙向纏繞。所述的樹脂槽4、纏繞機(jī)A5和纏繞機(jī)B6均設(shè)置在無塵恒溫室17內(nèi)，無塵的環(huán)境，可防止因碳纖維3、玻璃纖維26和樹脂受灰塵污染而影響產(chǎn)品的質(zhì)量，恒溫的環(huán)境可保證樹脂的流動(dòng)性，從而使樹脂充分的浸潤(rùn)在碳纖維3和玻璃纖維26中，以保證各股纖維之間的粘合強(qiáng)度。所述的無塵恒溫室17與拉擠模具7之間也設(shè)置有圓形布線盤23，所述的碳纖維束從該圓形布線盤23中央的通孔穿過，從紗架1上的卷軸2上引出的玻璃纖維26經(jīng)由設(shè)置在無塵恒溫室17內(nèi)的另一樹脂槽4后，在該圓形布線盤23的作用下均勻分布在碳纖維束的周圍，該圓形布線盤23的進(jìn)料一側(cè)也設(shè)置有一個(gè)脫模劑加注裝置16。所述的拉擠模具7為長(zhǎng)條狀結(jié)構(gòu)，拉擠模具7的中央設(shè)置有通孔，抽油桿半成品從該通孔穿過，實(shí)現(xiàn)擠壓。拉擠模具7的外側(cè)延長(zhǎng)度方向套有三個(gè)模具加熱裝置27，通過模具加熱裝置27使存在于各股纖維之間的樹脂充分析出并固化，形成環(huán)氧樹脂層31。所述的烘干裝置A8為帶有上蓋的箱體式結(jié)構(gòu)，通過打開上蓋可將抽油桿半成品含于箱體內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)環(huán)繞加熱烘干，烘干速度快，效果好。本發(fā)明還可包括霧化室10和烘干裝置B11，霧化室10和烘干裝置B11設(shè)置在擠塑機(jī)9和牽引機(jī)12之間，抽油桿半成品從擠塑機(jī)9出來后，先后通過霧化室10和烘干裝置B11，然后進(jìn)入牽引機(jī)12，烘干裝置B11與烘干裝置A8的結(jié)構(gòu)相同。所述的卷盤13的直徑大于3米，3米是本發(fā)明產(chǎn)出的抽油桿的最小彎折直徑，若彎折直徑小于3米，抽油桿成品14會(huì)發(fā)生不可逆的塑性變形，造成抽油桿成品14的損壞。所述的卷盤13安裝在電驅(qū)動(dòng)的卷盤支架上，卷盤13與卷盤支架之間為可拆卸連接。一個(gè)卷盤13纏滿后，可將該卷盤13拆下并通過天車吊運(yùn)至別處存放，然后在卷盤支架上放置一個(gè)空的卷盤13，從而便于產(chǎn)品的存放和運(yùn)輸。所述的樹脂槽4內(nèi)的各樹脂滴管25上下錯(cuò)位分布，否則，位于上層的樹脂滴管25中滴出的樹脂會(huì)滴在位于下層的樹脂滴管25上，長(zhǎng)期使用后，位于下層的樹脂滴管25會(huì)被堵塞，進(jìn)而增加了額外的清理工作。本發(fā)明的使用過程為：步驟一，將紗架1上纏繞有光纖45的電熱帶40、碳纖維3和玻璃纖維26引入無塵恒溫室17內(nèi)，并使碳纖維3和玻璃纖維26各自經(jīng)由一個(gè)樹脂槽4，在此過程中，通過樹脂槽4上的樹脂滴管25向碳纖維3和玻璃纖維26上滴灑樹脂。生產(chǎn)前，事先將光纖45纏繞在電熱帶40上，可縮短生產(chǎn)線的長(zhǎng)度，并降低各工序生產(chǎn)節(jié)奏的匹配難度。在碳纖維3和玻璃纖維26上同時(shí)滴涂樹脂，可使樹脂與纖維更充分的接觸，從而改善各股纖維之間的粘接強(qiáng)度。步驟二，通過兩塊扶線板和圓形布線盤23將涂有樹脂的碳纖維3聚攏排布在電熱帶40周圍后，在預(yù)成型模具22的聚攏擠壓作用下初步形成碳纖維芯體28，碳纖維芯體28再經(jīng)由纏繞機(jī)A5和纏繞機(jī)B6，纏繞機(jī)A5和纏繞機(jī)B6先后將兩層纏繞玻璃纖維纏繞在碳纖維芯體28上，形成纏繞玻璃纖維層A299和纏繞玻璃纖維B，然后將抽油桿半成品引出無塵恒溫室17；與此同時(shí)，將涂有樹脂的玻璃纖維26引出無塵恒溫室17，纏繞機(jī)A5和纏繞機(jī)B6上的轉(zhuǎn)盤20的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，纏繞的螺旋角通過調(diào)整扶線針21與碳纖維之間的相對(duì)位置進(jìn)行控制。經(jīng)過預(yù)成型模具22的擠壓，可將碳纖維束中的樹脂擠出，使得碳纖維芯體的結(jié)構(gòu)更緊密，抽油桿的強(qiáng)度會(huì)因此得到顯著提升。步驟三，通過圓形布線盤23將上一步驟中涂有樹脂的玻璃纖維26均勻環(huán)繞在抽油桿半成品周圍，并與抽油桿半成品一同穿過拉擠模具7，以使得碳纖維3和玻璃纖維26被充分壓緊，并形成縱向玻璃纖維層30，在此過程中，通過拉擠模具7外側(cè)套裝的模具加熱裝置27進(jìn)行加熱，以使樹脂析出固化。三個(gè)模具加熱裝置27的加熱溫度按照產(chǎn)品行進(jìn)方向依次為160℃，180℃，190℃，可按照樹脂的固化規(guī)律使樹脂內(nèi)外層均充分固化。步驟四，將抽油桿半成品繼續(xù)引入烘干裝置A8進(jìn)行烘干，以使樹脂進(jìn)一步脫水干燥；步驟五，將抽油桿半成品繼續(xù)引入擠塑機(jī)9，以形成聚乙烯層32；步驟六，將抽油桿半成品繼續(xù)引入霧化室10，在霧化室10中通過霧化涂覆的方式向抽油桿半成品的表面涂覆石墨烯，然后在涂覆后通過烘干裝置B11進(jìn)行烘干，形成抽油桿成品14。霧化工藝是表面處理的常用工藝，與噴涂工藝相比，采用霧化工藝更能保證涂層的均勻性。碳纖維芯體28的端部穿過拉擠模具7后，將該端部與一條扁帶(圖中未示出)連接，所述的扁帶為市面上常見的尼龍扁帶，根據(jù)抗拉強(qiáng)度選擇即可。通過牽引機(jī)12牽引扁帶來提供產(chǎn)品行進(jìn)的動(dòng)力；碳纖維芯體28的端部到達(dá)牽引機(jī)12后，牽引機(jī)12直接牽引抽油桿成品14，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，連續(xù)生產(chǎn)中牽引機(jī)12的拉擠速度為0.25-0.45m/min，再通過卷盤13將抽油桿成品14盤繞起來。當(dāng)前第1頁1 2 3