一种以碳纤维为承载体的定长碳纤维连续抽油杆接头

摘要

本发明公开了一种以碳纤维为承载体的定长碳纤维连续抽油杆接头，包括耐蚀抗磨之热塑性塑料、碳纤维丝、复合材料、碳纤维连续抽油杆、金属套、金属拉环和标准转换头，碳纤维丝位于耐蚀抗磨之热塑性塑料内，复合材料填充于耐蚀抗磨之热塑性塑料内与碳纤维丝之间，碳纤维连续抽油杆由所述耐蚀抗磨之热塑性塑料、碳纤维丝和复合材料拉挤一体成型，碳纤维连续抽油杆与金属套连接，碳纤维丝穿过金属套与金属拉环连接，金属拉环与金属套连接，标准转换头与金属套连接。本发明改变接头处由复合材料作为受力承载体，两级连接加固了碳纤维连续抽油杆接头的连接强度，而由拉伸强度、疲劳强度高，承受载荷的能力高的碳纤维作为受力承载体，延长接头处的寿命。

说明书

技术领域

本发明涉及一种采油设备组件，尤其涉及一种以碳纤维为承载体的定长碳纤维连续抽油杆接头。

背景技术

碳纤维连续抽油杆具备轻质高强、耐疲劳强度高、防腐蚀、防偏磨、节能降耗等特点，主要用于油田注采输系统中的机械采油工序，从根本上解决金属抽油杆使用中的腐蚀、偏磨、能耗高等问题。在有杆泵采油领域具有广阔市场前景。

碳纤维连续抽油杆系拉挤成型碳纤维复合材料，外覆耐蚀抗磨之热塑性塑料。目前碳纤维连续抽油杆接头是通过特定结构(如倒刺，防滑纹、锥体夹块、楔形夹紧块)对碳纤维连续抽油杆进行加紧。与其接头相连的只是碳纤维抽油杆中填充复合材料，其填充复合材料的拉伸强度、疲劳强度，承受载荷的能力较低，故致使大量碳纤维连续抽油杆在使用的过程中出现从接头处脱断。大大缩短了碳纤维连续抽油杆的寿命。目前为止，尚没有一种抽油杆接头能够在保证接头连接强度下适用于碳纤维连续抽油杆和金属杆之间连接，对碳纤维连续抽油杆的推广应用造成了较大的阻碍。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种以碳纤维为承载体的定长碳纤维连续抽油杆接头。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明包括耐蚀抗磨之热塑性塑料、碳纤维丝、复合材料、碳纤维连续抽油杆、金属套、金属拉环和标准转换头，所述碳纤维丝位于所述耐蚀抗磨之热塑性塑料内，所述复合材料填充于耐蚀抗磨之热塑性塑料内与碳纤维丝之间，所述碳纤维连续抽油杆由所述耐蚀抗磨之热塑性塑料、碳纤维丝和复合材料拉挤一体成型，所述碳纤维连续抽油杆与所述金属套连接，所述碳纤维丝穿过所述金属套与所述金属拉环连接，所述金属拉环与金属套连接，所述标准转换头与金属套连接。

具体的，所述金属套包括倒刺抽油杆挂槽、碳纤维丝连接槽、金属拉环放置槽、内螺纹转换头连接槽和金属套壳体。所述标准转换头包括下连接螺纹、六角卡箍和上连接螺纹。所述复合材料由玻璃纤维、树脂、固化剂、脱模剂以200:100:2:1.5的质量比混合，搅拌均匀注入树脂浸渍槽内，温度110-150度连续固化形成。所述树脂为乙烯基脂树脂；所述固化剂为甲基四氢苯酐；所述脱模剂为硬脂酸锌。

本发明的有益效果在于：

本发明是一种以碳纤维为承载体的定长碳纤维连续抽油杆接头，与现有技术相比，本发明由碳纤维连续抽油杆和金属接头构成一级连接，碳纤维丝与金属拉环构成二级连接，改变接头处由复合材料作为受力承载体，两级连接加固了碳纤维连续抽油杆与接头的连接强度，而由拉伸强度、疲劳强度高，承受载荷的能力高的碳纤维作为受力承载体，延长接头处的寿命。同时大大提高了碳纤维连续抽油杆的整体使用寿命。

附图说明

图1是本发明未浇筑前的整体结构示意图；

图2是本发明未浇筑前金属套的结构示意图；

图3是本发明标准转换头的结构示意图；

图4是本发明未浇筑前A-A剖面的结构示意图；

图5是本发明B-B剖面的结构示意图；

图6是本发明浇筑后的整体结构示意图；

图7是本发明浇筑后A-A剖面的结构示意图。

图中：1.耐蚀抗磨之热塑性塑料、2.碳纤维丝、3.复合材料、4.碳纤维连续抽油杆、5.金属套、5a.倒刺抽油杆挂槽、5b.碳纤维丝连接槽、5c.金属拉环放置槽、5d.内螺纹转换头连接槽、5e.金属套壳体、6.金属拉环、7.标准转换头、7a.下连接螺纹、7b.六角卡箍、7c.上连接螺纹。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1至图7所示：本发明包括耐蚀抗磨之热塑性塑料1、碳纤维丝2、复合材料3、碳纤维连续抽油杆4、金属套5、金属拉环6和标准转换头7，所述碳纤维丝位于所述耐蚀抗磨之热塑性塑料内，所述复合材料填充于耐蚀抗磨之热塑性塑料内与碳纤维丝之间，所述碳纤维连续抽油杆由所述耐蚀抗磨之热塑性塑料、碳纤维丝和复合材料拉挤一体成型，所述碳纤维连续抽油杆与所述金属套连接，所述碳纤维丝穿过所述金属套与所述金属拉环连接，所述金属拉环与金属套连接，所述标准转换头与金属套连接。

具体的，所述金属套包括倒刺抽油杆挂槽5a、碳纤维丝连接槽5b、金属拉环放置槽5c、内螺纹转换头连接槽5d和金属套壳体5e。所述标准转换头包括下连接螺纹7a、六角卡箍7b和上连接螺纹7c。所述复合材料由玻璃纤维、树脂、固化剂、脱模剂以200:100:2:1.5的质量比混合，搅拌均匀注入树脂浸渍槽内，温度110-150度连续固化形成。所述树脂为乙烯基脂树脂；所述固化剂为甲基四氢苯酐；所述脱模剂为硬脂酸锌。

由碳纤维连续抽油杆和金属接头构成一级连接，碳纤维丝与金属拉环构成二级连接，改变接头处由复合材料作为受力承载体，两级连接加固了碳纤维连续抽油杆与接头的连接强度，而由拉伸强度、疲劳强度高，承受载荷的能力高的碳纤维作为受力承载体，延长接头处的寿命。同时大大提高了碳纤维连续抽油杆的整体使用寿命。

本发明为适用于有杆泵机械采油的碳纤维抽油杆连接结构，包括碳纤维连续抽油杆，金属套，金属拉环，标准转换头，其中碳纤维连续抽油杆包括了耐蚀抗磨之热塑性塑料，碳纤维丝及复合材料；金属套包括了倒刺抽油杆挂槽，碳纤维丝连接槽，金属拉环放置槽、内螺纹转换头连接槽及金属套壳体；标准转换头包括了下连接螺纹，六角卡箍及上连接螺纹。在加工时，首先将每根碳纤维丝通过碳纤维丝连接槽，将每根碳纤维丝与金属拉环连接，碳纤维丝可以通过焊接等方式与金属拉环连接。然后把金属拉环放置在金属拉环放置槽中，实现碳纤维丝与金属套连接，金属套的两端分别是倒刺抽油杆挂槽和内螺纹转换头连接槽，通过倒刺抽油杆挂槽与碳纤维连续抽油杆二次连接，加固连接方式，内螺纹转换头连接槽以螺纹连接的方式与标准转换头连接。

该碳纤维抽油杆接头与碳纤维抽油杆必须同时制造，碳纤维抽油杆两端分别制上接头，首先以碳纤维丝为连接，将碳纤维丝散落在碳纤维丝连接槽中，待碳纤维丝与金属拉环连接后，在碳纤维丝连接槽中浇筑与金属壳体同材质的金属，使金属壳体与碳纤维丝变为固定连接，完成碳纤维连续抽油杆与端口接头的一级连接；再制作碳纤维连续抽油杆，将碳纤维连续抽油杆卡挂在倒刺抽油杆挂槽上，这就完成了碳纤维连续抽油杆与端口接头的二级连接；

本发明采用碳纤维与金属接头两级连接，而碳纤维丝比碳纤维抽油杆中填充材料的拉伸强度、疲劳强度高，承受载荷的能力大。从而避免碳纤维连续抽油杆拉断，能够有效的延长碳纤维抽油杆的使用寿命。

本发明旨在提出一种以碳纤维丝为承载体的定长碳纤维连续抽油杆接头。

本发明所述的一种定长碳纤维连续抽油杆接头结构，包括碳纤维连续抽油杆，金属套，金属拉环，标准转换头，其中碳纤维连续抽油杆包括了耐蚀抗磨之热塑性塑料，碳纤维丝及复合材料；金属套包括了倒刺抽油杆挂槽，碳纤维丝连接槽，金属拉环放置槽、内螺纹转换头连接槽及金属套壳体；标准转换头包括了下连接螺纹，六角卡箍及上连接螺纹。

本发明所述的一种定长碳纤维连续抽油杆接头，通过以碳纤维丝作为接头的受力承载体，由碳纤维丝与金属拉环相连，然后金属拉环与金属套可通过现有的多种连接方式相连，而金属套另一端是标准的公扣或母扣，通过标准的公扣母扣与光杆和柱塞或者金属抽油杆短接相连，实现高强度、长寿命的碳纤维连续抽油杆和金属杆连接头。由于接头的受力承载体是碳纤维，故接头需与碳纤维抽油杆同时加工，这就需要把碳纤维连续抽油杆加工成一系列的定长的带接头碳纤维连续抽油杆。在有杆泵采油领域使用时，只需要根据下泵深度选择略小于下泵深度的定长带接头的碳纤维连续抽油杆，然后加一段金属抽油杆短接，来满足现场需要。本发明能够在解决碳纤维连续抽油杆接头处易脱断问题上，以承载能力强的碳纤维作为受力承载体实现碳纤维连续抽油杆的高强度、长寿命，从而能够推动碳纤维连续抽油杆的应用市场。由于碳纤维抽油杆轻质高强，在相同工况下悬点载荷比金属抽油杆小，从而实现了有杆泵采油系统的节能降耗，增加了经济效益。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。