[发明专利]碳纤维复合材料抽油杆及其制造方法

说明书

本发明涉及石油工业的采油设备和制造工艺，特别是一种碳纤维复合材料抽油杆及其制造方法，所加工的碳纤维复合材料抽油杆，适于在各种抽油井上使用。

抽油杆是将抽油机的动力传递给井下抽油泵的重要设施，抽油杆的疲劳强度和使用寿命决定和影响了整个抽油设备的最大下泵深度和排量。随着我国各油田开采相继进入中后期，小泵深抽、大泵强采的采油工艺得到推广应用，同时由于井液中矿化物含量高对钢制抽油杆具有明显的腐蚀作用。因此，目前的D级抽油杆及超高强度抽油杆不具有防腐蚀性能，玻璃钢抽油杆因其疲劳强度低，易断裂等不能满足具有腐蚀性井液、小泵深抽，大泵强采的采油工艺的需要，并且经常进行井下作业，采油成本高。目前现场使用的抽油杆均用接箍进行连接。接箍直径较抽油杆及杆接头直径大，所产生的接箍效应，使抽油阻力加大，抽油泵不充满系数增高。如今国外也有将碳纤维材料用于加工成连续抽油杆，参看《国外石油机械》第8卷第2期55页-56页。但仅限于在小泵深抽的抽油井上使用，另外也限制了油井的作业程序。

本发明的目的是发明一种制造碳纤维复合材料抽油杆的方法，制造一种碳纤维复合材料抽油杆，克服现有钢制抽油杆存在的不耐腐蚀，玻璃钢抽油杆的疲劳强度低、易断裂等缺点，解决碳纤维连续抽油杆使用面窄，作业不便的缺点。并对现有抽油杆的结构进行改进，使其可不使用接箍进行连接，消除接箍效应，提高抽油泵的充满系数，延长抽油机井的免修期，减少维修作业的次数，降低采油成本。

用本技术解决方案可达上述目的：本发明中的抽油杆，由杆体和杆接头组成，杆体采用碳纤维复合材料制作，两端连接杆接头，或者将杆接头也使用碳纤维复合材料制作，直接加工在杆体上，与杆体成为一体。用金属材料制作杆接头时，可以采用粘接的办法，使杆体和杆接头牢固的连接在一起：将杆体的杆头加热，温度在80℃-200℃之间，然后用一定量的树脂胶或其他强力胶充入杆接头的锥形面内腔，将杆体的杆头旋转插入杆接头的锥形面内腔中，保持压力10分钟到40分钟即可达到设计要求。

使用本发明后，由于抽油杆耐腐蚀、不易断裂，抽油机井的井下作业次数减少，延长了免修期，节省了井下作业费用和更换抽油杆的材料费用。如使用不用接箍连接的结构，还提高了抽油泵的充满系数，大大降低了采油成本。

附图1是本发明两端均为外螺纹杆接头的碳纤维复合材料抽油杆的结构示意图。

附图2是本发明外螺纹杆接头的结构示意图。

附图3是本发明内螺纹杆接头的结构示意图。

以下结合实施例对本发明做进一步的详述：参见图1到图3，利用碳纤维复合材料耐腐蚀、抗老化、疲劳强度高的特性，制作抽油杆，可做成用接箍连接的，也可做成不用接箍连接的。为降低成本，杆接头和接箍可用金属材料制作，仅将杆体使用碳纤维复合材料制造，两端连接杆接头。用碳纤维复合材料制作的抽油杆，由杆体2和杆接头组成，杆体2采用碳纤维复合材料制作，两端连接杆接头。杆接头1、3和10可用金属材料制作：如碳素钢、合金钢、不锈钢等。如不计成本可将杆接头1和3或10也使用碳纤维复合材料，直接加工在杆体2上，与杆体成为一体。一端采用内螺纹，另一端采用外螺纹或均为外螺纹。杆体2两端的杆接头1和3可有两种结构：一种是两端的杆接头1和3都采用外螺纹结构，该结构可以采用接箍连接。另一种是一端采用有外螺纹的杆接头1或3，另一端采用有内螺纹的杆接头10。该结构无需接箍在抽油杆之间进行连接。采用外螺纹的杆接头1和3其外螺纹4的外径小于台肩5的外径，在近台肩5处设有扳手方颈6，在护套8一端的内部是一到数级锥形面内腔7。采用内螺纹的杆接头10的一端是内螺纹9，护套8一端的内部设有1到数级锥形面内腔7，在靠近内螺纹9一端的外径上设计有扳手方颈6。碳纤维复合材料的杆体2的外形可以是多种形状，如方形、圆形、椭圆形、扁形等。杆接头采用金属材料制作时，可采用粘接的方法将碳纤维复合材料与金属材料牢固的连接在一起：将杆体2的杆头加热，温度在80℃-200℃之间，然后用一定量的树脂胶或其他强力胶充入杆接头1或3或10的锥形面内腔7中，将杆体2的杆头旋转插入杆接头1或3或10的锥形面内腔7内，保持压力10分钟到40分钟即可达到设计要求。下井时，两端用外螺纹杆接头1或3的抽油杆使用接箍连接，将抽油杆逐根下入井内；一端是内螺纹杆接头10，另一端是外螺纹杆接头1或3的抽油杆不用接箍，直接用抽油杆连接下入井内；杆接头与杆体2一体，也就是杆接头加工在杆体2上的抽油杆直接用抽油杆连接下井。