[实用新型]一种智能复合材料抽油杆系统

说明书

本实用新型公开了一种智能复合材料抽油杆系统，它包括依次相连的复合材料抽油杆(1)、测控系统(2)、数据处理系统(3)和警报系统(4)；复合材料抽油杆(1)包括复合材料杆体(5)、位于复合材料杆体(5)内部的测控光纤单元(7)和连接在复合材料杆体(5)上、下两端的连接金具(6)；复合材料抽油杆(1)中的测控光纤单元(7)与测控系统(2)通过光纤(8)实现测控信号的传输；复合材料杆体(5)和测控光纤单元(7)通过拉挤工艺一体成型。本实用新型结构设计合理，强度高、质量轻、防腐蚀、抗疲劳、安全性高、可监测抽油杆的温度和应力数据，智能化程度高。

技术领域

本实用新型涉及一种抽油杆系统，具体涉及一种智能复合材料抽油杆系统。

背景技术

抽油杆是抽油设备的重要部件，它将抽油机的运动和能量传递给井下抽油泵。抽油杆的疲劳强度和使用寿命决定和影响了整套抽油设备的最大下泵深度和排量。

在抽油过程中，抽油杆柱承受的是不对称循环载荷的作用，其工作介质为原油、地层水和天然气。抽油杆主要失效形式为疲劳断裂或腐蚀疲劳断裂。抽油杆的断脱事故会严重影响原油的生产，增加修井作业费用，提高了原油的成本。

随着我国油田开采中的深井、超深井、腐蚀井和偏磨井逐渐增加，井矿环境恶劣，开采难度加大，抽油机超载井日益增多，因此迫切需要一种强度高、质量轻、防腐蚀、抗疲劳、抗偏磨、节电能、作业及操作便捷、智能化程度高的新型抽油杆系统。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的是为了解决现有抽油杆所存在的技术不足，提供一种结构设计合理，强度高、质量轻、防腐蚀、抗疲劳、安全性高、可监测抽油杆温度和应力数据的智能复合材料抽油杆系统。

技术方案：为了实现本实用新型的目的，本实用新型采取如下技术方案：

一种智能复合材料抽油杆系统，它包括依次相连的复合材料抽油杆、测控系统、数据处理系统和警报系统；所述的复合材料抽油杆包括复合材料杆体、位于复合材料杆体内部的测控光纤单元和连接在复合材料杆体上、下两端的连接金具；复合材料抽油杆中的测控光纤单元与测控系统通过光纤实现测控信号的传输；

复合材料杆体和测控光纤单元通过拉挤工艺一体成型。

作为优选方案，以上所述的智能复合材料抽油杆系统，所述的复合材料杆体的强度≥2500MPa，模量≥120GPa；复合材料杆体是玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并双口恶唑纤维纤维或聚酰亚胺纤维中的一种或多种与热塑性树脂或者热固性树脂通过拉挤工艺制成。

作为优选方案，以上所述的智能复合材料抽油杆系统，所述的复合材料杆体的增强材料是玻璃纤维和碳纤维的混杂；其中外层为玻璃纤维，内侧为碳纤维。

作为优选方案，以上所述的智能复合材料抽油杆系统，所述的测控光纤单元外表面涂覆有环氧丙烯酸酯或聚丙烯酸酯层，与复合材料杆体通过拉挤工艺一次成型制成，从而提高测控光纤单元的界面性能。

作为优选方案，以上所述的智能复合材料抽油杆系统，所述的测控光纤单元由一根或者多根光纤或者光缆组成，所有的光纤或者光缆均为紧套光纤；测控光纤单元为集中布置或分散布置于复合材料杆体的内部。

作为优选方案，以上所述的智能复合材料抽油杆系统，所述的测控系统采用分布式光纤温度应变监测系统(BOTDA)。测控系统可以自主发出信号，具有双通道，实现实时测试温度和应力两个参数。

作为优选方案，以上所述的智能复合材料抽油杆系统，所述的测控系统与数据处理系统相连；测控系统将实时测试的数据通过数据线传输给数据处理系统，数据处理系统记录测试数据，并与上一个测试周期或多个测试周期进行横向数据对比，发现异常启动警报系统。