[实用新型]一种具有自调节抗冲击结构的复合材料抽油杆

说明书

本实用新型提供一种具有自调节抗冲击结构的复合材料抽油杆。所述复合材料抽油杆由内到外依次由中心混杂纤维增强热固性树脂复合材料刚性芯层、中部簧片结构混杂韧性纤维增强热塑性树脂复合材料自调节抗冲击层以及表面蜂窝夹心结构碳纤维耐腐蚀层组成。各结构通过合理采用多种纤维混杂组合，从而有效发挥多种纤维的综合特性，使得本实用新型的抽油杆同时具有抽油杆芯部的刚性、中间层对于井下冲击力的自调节保护以及表面中空结构减重的耐腐蚀特性，从而有效提高抽油杆对井下复杂环境的适应性，并有效提高抽油杆使用寿命。

技术领域

本实用新型属于采油工程技术领域，具体涉及一种具有自调节抗冲击结构的复合材料抽油杆。

背景技术

随着石油开采工艺的不断发展以及采油领域对工作效率和复杂环境以及废弃油井有效利用率的不断提高，对于复杂工况和地质条件的油井的利用成为保证采油效果的重点，而面对日趋复杂的井下环境，抽油杆在工作过程中要更多的受到抽油过程中石质层的冲击，传统的钢制抽油杆在冲击中会不可避免的产生表面损伤甚至造成抽油杆的弯曲变形。

复合材料抽油杆是一种新型轻质抽油杆产品，具有重量轻、综合力学特性优异等优势，现有技术中多考虑通过添加高性能纤维诸如具有高强度以及高模量纤维从而增强抽油杆杆体的耐冲击性，然而由于复合材料为多相复合结构，纤维增强树脂基体的界面结构对于整体结构稳定性至关重要，所以要保证对于复杂冲击环境的耐受性，有必要对传统复合材料抽油杆的结构进行进一步研究和优化。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，发明人经长期的技术与实践探索，提供一种具有自调节抗冲击结构的复合材料抽油杆。所述抽油杆由内到外依次由中心混杂纤维增强热固性树脂复合材料刚性芯层、中部簧片结构混杂韧性纤维增强热塑性树脂复合材料自调节抗冲击层以及表面蜂窝夹心结构碳纤维耐腐蚀层组成。各结构通过合理采用多种纤维混杂组合，从而有效发挥多种纤维的综合特性，使得本发明的抽油杆同时具有抽油杆芯部的刚性、中间层对于井下冲击力的自调节保护以及表面中空结构减重的耐腐蚀特性，从而有效提高抽油杆对井下复杂环境的适应性，并有效提高抽油杆使用寿命。

本实用新型的目的之一在于提供一种具有自调节抗冲击结构的复合材料抽油杆。

本实用新型的目的之二在于提供上述抽油杆的应用。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型的第一个方面，提供了一种具有自调节抗冲击结构的复合材料抽油杆；抽油杆由内到外依次由中心混杂纤维增强热固性树脂复合材料刚性芯层、中部簧片结构混杂韧性纤维增强热塑性树脂复合材料自调节抗冲击层以及表面蜂窝夹心结构碳纤维耐腐蚀层组成；

所述中心混杂纤维增强热固性树脂复合材料刚性芯层由高模量纤维混杂增强热固性树脂构成；树脂基体含量控制在30-60％，其中刚性芯层的直径根据使用要求控制为2-4mm；

进一步的，所述高模量纤维选自高模量碳纤维，包括但不限于M40、M40J、M55、M60、M60J中的任意一种或多种；更进一步的，也可在高模量碳纤维中混杂无机陶瓷纤维，如氧化铝纤维、碳化硅纤维、碳化硼纤维、玄武岩纤维、石英纤维等其中的任意一种；

热固性树脂基体可选用环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、脲醛树脂、热固性聚氨酯树脂、有机硅树脂、呋喃树脂等其中的任意一种；

所述中部簧片结构混杂韧性纤维增强热塑性树脂复合材料自调节抗冲击层由高韧性纤维构成簧片织物结构混杂增强热塑性树脂构成；树脂基体含量控制在30-60％范围内，中部簧片结构混杂韧性纤维增强热塑性树脂复合材料自调节抗冲击层的厚度控制在2-10mm范围内；

进一步的，所述高韧性纤维为芳纶纤维、UHMWPE纤维、PBO纤维中的任意一种或多种组合；

所述热塑性树脂包括但不限于氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚醚酮、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚酰胺、聚酰亚胺中的任一种；