一种混杂纤维增强热固性树脂复合材料抽油杆扶正器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种混杂纤维增强热固性树脂复合材料抽油杆扶正器，包括抽油杆扶正器主体和设置在所述抽油杆扶正器主体外表面的防磨棱以及包覆在所述防磨棱表面的耐磨层；所述抽油杆扶正器主体、防磨棱和耐磨层采用连续纤维二维织物叠层增强热固性树脂制成；所述抽油杆扶正器主体为对称两半式结构，所述的扶正器对称两半式结构通过内嵌的金属滑槽和金属卡扣完成对合和固定功能。本实用新型专利技术扶正器主体材质采用混杂纤维二维织物预浸热固性树脂叠层结构，具有强度高、刚性大、耐磨特性高、耐腐蚀、耐高温、使用寿命长的综合优势，可广泛适用于扁带式抽油杆的井下工作。

A hybrid fiber reinforced thermosetting resin composite material sucker rod centralizer

The utility model discloses a hybrid fiber reinforced thermosetting resin composite sucker rod centralizer comprises a wear resistant layer of sucker rod centralizer body and is arranged on the sucker rod centralizer body outer edge grinding and chamfering anti coated surface protection on the surface; the sucker rod centralizer the main anti edge grinding and wear-resisting layer by 2D continuous fiber fabric laminate reinforced thermosetting resin; the sucker rod centralizer body is symmetrical in two symmetrical halves centralizer type structure, the buckle type structure of complete and fixed function through the embedded metal and metal card slot. The utility model centralizer body material uses two-dimensional hybrid fiber woven prepreg thermosetting resin laminated structure, with high strength, high rigidity, high wear resistance, corrosion resistance, high temperature resistance, the use of the comprehensive advantages of long service life, can be widely used in underground engineering flat belt for sucker rod.

【技术实现步骤摘要】
一种混杂纤维增强热固性树脂复合材料抽油杆扶正器
本技术属于采油工程
，具体涉及一种混杂纤维增强热固性树脂复合材料抽油杆扶正器。
技术介绍
目前采油领域所用的主要方式仍然是有杆往复式抽油设备，在整个采油设备中，抽油杆的应用是其中的重点。而传统的金属材质抽油杆的自重较大、耐腐蚀性较差，因此近年来复合材料材质的抽油杆主要成为工程化替代的重要产品，也使得采油效率和采油质量均有大幅度提高，其中最为典型的就是碳纤维树脂基复合材料抽油杆。然而新型材质的抽油杆在实际工作过程中也存在杆体与油井管壁偏心引起的摩擦磨损问题，这也严重影响了抽油杆的工作寿命和采油效率，因此基于碳纤维扁带式复合材料抽油杆的防偏磨问题的解决，是提高碳纤维抽油杆应用的重点技术问题。目前解决该技术难题的主要途径就是使用抽油杆扶正器，传统的扶正器主要有金属和塑料材质两种类型，金属材质的扶正器价格便宜，耐高温，但是其摩擦问题严重，而塑料高分子扶正器的耐温特性较差，因此这两种材质的扶正器均存在一定隐患。因此近年来，纤维增强复合材料的抽油杆扶正器主要成为应用的重点，但是目前应用较多的主要是注塑成型工艺加工的产品，该工艺制备出的扶正器产品往往采用短切纤维增强热塑性树脂，由于纤维的连续长度较小，因此成型后的扶正器在长期使用过程中往往也受到井下复杂工况环境的威胁，使用寿命难以保证。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本技术提供一种混杂纤维增强热固性树脂复合材料抽油杆扶正器，本技术扶正器主体材质采用混杂纤维二维织物预浸热固性树脂叠层结构，具有强度高、刚性大、耐磨特性高、耐腐蚀、耐高温、使用寿命长的综合优势，可广泛适用于扁带式抽油杆的井下工作。为实现上述技术目的，本技术采用如下技术方案：一种混杂纤维增强热固性树脂复合材料抽油杆扶正器，包括抽油杆扶正器主体和设置在所述抽油杆扶正器主体外表面的防磨棱以及包覆在所述防磨棱表面的耐磨层；所述抽油杆扶正器主体、防磨棱和耐磨层采用连续纤维二维织物叠层增强热固性树脂制成；所述抽油杆扶正器主体为对称两半式结构，所述的扶正器对称两半式结构通过内嵌的金属滑槽和金属卡扣完成对合和固定功能；所述抽油杆扶正器主体内侧为抽油杆夹持腔，所述夹持腔表面设有多组凸起条和储胶槽，其中所述凸起条用于增强扁带抽油杆表面与夹持腔表面的摩擦，所述储胶槽设置于相邻凸起条之间，储胶槽在夹持腔表面涂覆粘合剂用以粘合抽油杆与扶正器时，增强粘结强度使其固定效果更佳。同时储胶槽也保证夹持腔内的粘合剂不易在扶正器对合装配时将胶液挤出；优选的，所述金属滑槽的长度为扶正器长度的1/3-1/2，所述金属卡扣采用单侧的一对金属卡钉完成固定，所述金属滑槽和金属卡扣通过内嵌埋入方式与主体复合材料扶正器形成整体；优选的，所述抽油杆夹持腔厚度在3-10mm之间，宽度在10-40mm之间，长度在50-200mm之间；优选的，所述抽油杆扶正器主体与防磨棱以耐磨耐高温特种纤维混杂织物作为增强主体，以耐高温热固性树脂为基体，选用的纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、UHMWPE纤维、玄武岩纤维中的任意一种或多种混杂，二维织物单层结构形式选用平纹、斜纹、缎纹中的任意一种，叠层选用上述二维织物单层结构的任意一种或多种组合，所述热固性树脂为改性热固性的环氧、酚醛、聚四氟乙烯、不饱和聚酯、聚酰亚胺树脂中的任意一种或多种组合；进一步优选的，所述改性方式为：采用无机粉体或金属粉体或者短切纤维作为改性剂通过物理共混引入树脂基体中进行改性，所用的无机粉体改性剂为碳化硅、氧化铝、氮化硼、碳化硼、二氧化硅粉体中的一种或多种组合，金属粉体改性剂选用铁粉、铅粉、银粉、铜粉体中的任意一种或多种组合，短切纤维改性剂长度在0.5-2cm，所述短切纤维选用碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、UHMWPE纤维或玄武岩纤维中的任意一种或多种混杂，所用改性剂用量为树脂基体重量的2-10％；优选的，所述耐磨层采用纤维三维编织物作为增强主体，以改性热固性树脂为基体，所用纤维为硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、玄武岩纤维中的一种或多种，二维织物单层结构形式选用平纹、斜纹、缎纹中的任意一种，叠层选用上述二维织物单层结构的任意一种或多种组合，所述热固性树脂为热固性的环氧、酚醛、聚四氟乙烯、不饱和聚酯、聚酰亚胺树脂中的任意一种或多种。本技术还提供了所述抽油杆扶正器的制备方法，以不同材质的纤维预浸热固性树脂织物为原料，之后叠层铺设在扶正器成型模具内，采用加温加压方式成型即得抽油杆扶正器。优选的，热固性树脂含量控制在20-50％，加热温度为120-250℃，加压压力为10-30Mpa，处理时间为15min-2h。最后，本技术公开了一种抽油杆，所述抽油杆设置有上述抽油杆扶正器。本技术的一种混杂纤维增强热固性复合材料抽油杆扶正器与传统金属、塑料材质及注塑成型复合材料扶正器相比具有如下特点：第一，采用二维织物叠层结构模压成型，连续长度的纤维织物使得扶正器自身的力学强度、刚度有较大提高，耐腐蚀性能和使用寿命也有所改善；第二，采用防磨棱的特种复合材料耐磨表面层，有效提高扶正器的井下耐磨特性，提高使用寿命；第三，采用夹持腔内的储胶结构和凸起摩擦条结构设计，有效提高扁带式复合材料抽油杆的摩擦力，同时提高胶液的固定连接强度，提高扶正器夹持稳定性。附图说明图1复合材料扶正器的外侧结构示意图，两半对称结构通过金属滑槽1对合，通过金属卡扣2固定，外侧带有耐磨层7的防磨棱6。图2是复合材料扶正器内侧结构示意图，2为卡扣式固定装置，内侧是夹持槽3，在夹持腔上带有储胶槽4和凸起条5。图3是复合材料扶正器侧面示意图。具体实施方式实施例1基于本技术的抽油杆扶正器的具体结构实施方式如下：混杂纤维增强热固性树脂复合材料抽油杆扶正器采用对称两半式结构，在扶正器的一侧设有金属滑槽和一对金属卡钉，其中滑槽长度为扶正器长度1/2，当对合时，金属卡钉完成两半分体结构的对合，扶正器沿着金属滑槽移动保证精确定位。扶正器对合定位后，内侧表面为厚度5mm、宽度12mm、长度在110mm的夹持腔与扁带式碳纤维复合材料抽油杆紧密接触，夹持腔内设有6组凸起条和6组储胶槽，保证抽油杆与夹持腔的摩擦与胶合固定。扶正器对合整体后的外侧表面为宽度为11mm、高度23mm的四组防磨棱，防磨棱表面采用玄武岩纤维的斜纹编织的4层叠层织物结构、采用环氧树脂制备耐磨层，最终表面耐磨层的厚度为6mm。扶正器主体采用连续T800碳纤维和芳纶纤维按1:5混杂的平纹织物制备单层，将单层预浸含量为50％的采用5％含量的长度为1cm的T300短切碳纤维改性的环氧树脂，之后将特定叠层数量的单层二维织物铺敷在模压模具内，在铺敷单层二维织物之前，预先在模腔表面的耐磨层位置铺设上述耐磨层。将织物叠层铺敷之后将模具放入热压机中加温加压，加热温度为150℃，热压压力为10Mpa，处理时间为1小时，之后冷却脱模，形成最终复合材料抽油杆扶正器制品。实施例2基于本技术的抽油杆扶正器的具体结构实施方式如下：混杂纤维增强热固性树脂复合材料抽油杆扶正器采用对称两半式结构，在扶正器的一侧设有金属滑槽和一对金属卡钉，其中滑槽长度为扶正器长度1/2，当对合时，金属卡钉完成两半分体结构的对合，扶正器沿着金属滑槽移动保证精确定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混杂纤维增强热固性树脂复合材料抽油杆扶正器，其特征在于，包括抽油杆扶正器主体和设置在所述抽油杆扶正器主体外表面的防磨棱以及包覆在所述防磨棱表面的耐磨层；所述抽油杆扶正器主体、防磨棱和耐磨层采用连续纤维二维织物叠层增强热固性树脂制成；所述抽油杆扶正器主体为对称两半式结构，所述的扶正器对称两半式结构通过内嵌的金属滑槽和金属卡扣完成对合和固定功能；所述抽油杆扶正器主体内侧为抽油杆夹持腔，所述夹持腔表面设有多组凸起条和储胶槽，所述储胶槽设置于相邻凸起条之间；所述金属滑槽的长度为所述抽油杆扶正器长度的1/3‑1/2，所述金属卡扣采用单侧的一对金属卡钉完成固定，所述金属滑槽和金属卡扣通过内嵌埋入方式与主体复合材料扶正器形成整体；所述抽油杆扶正器主体与防磨棱以耐磨耐高温特种纤维混杂织物作为增强主体，以耐高温热固性树脂为基体；所述纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、UHMWPE纤维、玄武岩纤维中的任意一种；二维织物单层结构形式选用平纹、斜纹、缎纹中的任意一种，叠层选用所述二维织物单层结构的任意一种组合，所述热固性树脂为改性的热固性的环氧、酚醛、聚四氟乙烯、不饱和聚酯、聚酰亚胺树脂中的任意一种；所述耐磨层采用纤维三维编织物作为增强主体，以改性热固性树脂为基体，所用纤维为硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、玄武岩纤维中的一种，二维织物单层结构形式选用平纹、斜纹、缎纹中的任意一种，叠层选用所述二维织物单层结构的任意一种，所述改性热固性树脂为改性热固性的环氧、酚醛、聚四氟乙烯、不饱和聚酯、聚酰亚胺树脂中的任意一种。...

【技术特征摘要】
1.一种混杂纤维增强热固性树脂复合材料抽油杆扶正器，其特征在于，包括抽油杆扶正器主体和设置在所述抽油杆扶正器主体外表面的防磨棱以及包覆在所述防磨棱表面的耐磨层；所述抽油杆扶正器主体、防磨棱和耐磨层采用连续纤维二维织物叠层增强热固性树脂制成；所述抽油杆扶正器主体为对称两半式结构，所述的扶正器对称两半式结构通过内嵌的金属滑槽和金属卡扣完成对合和固定功能；所述抽油杆扶正器主体内侧为抽油杆夹持腔，所述夹持腔表面设有多组凸起条和储胶槽，所述储胶槽设置于相邻凸起条之间；所述金属滑槽的长度为所述抽油杆扶正器长度的1/3-1/2，所述金属卡扣采用单侧的一对金属卡钉完成固定，所述金属滑槽和金属卡扣通过内嵌埋入方式与主体复合材料扶正器形成整体；所述抽油杆扶正器主体与防磨棱以耐磨耐高温特种纤维混杂织物作为增强主体，以耐高温热固性树脂为基体；所述纤维为碳纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，乔琨，曹伟伟，朱波，
申请(专利权)人：吉林市圣赢碳纤维制品有限公司，
类型：新型
国别省市：吉林,22