CN1367303A - 采油用连续式玻璃钢抽油带及接头 - Google Patents

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杨学先
徐圣洁
刘军
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Abstract

本发明公开了一种采油用连续式玻璃钢抽油带及接头。该抽油带用玻璃纤维做增强材料、用环氧树脂或乙烯基酯树脂做基体材料,采用拉挤成型工艺方法制造。该抽油带为扁带形状,其断面形状为长方形,宽度为30～40mm,厚度为3.5～5.0mm,连续长度几百米至几千米不等,油井下泵深度决定。该抽油带两端各装一个专用接头。该接头的两对夹块和顶卡块都为锥形结构。克服了钢抽油杆许多公知的缺点,其成本低于碳纤维复合材料抽油杆,可广泛用于有杆泵抽油井采油。

Description

采油用连续式玻璃钢抽油带及接头
本发明涉及到石油开采油井的抽油杆，也涉及到含有高分子物质的制品或成型材料的制造，具体而言是采油用连续式玻璃钢抽油带及接头。
有杆泵抽油是国内外通用的机械采油技术，目前世界上85～90％的机械采油井都采用这种采油方式，并且大部分都使用钢抽油杆。钢抽油杆有许多难以克服的缺点：由于单根钢抽油杆长约9米，必须用多个接头、接箍互相连接起来，其接头处易受交变应力作用而断脱；接头会产生多级活塞阻尼效应；整体抽油杆柱自重大，地面抽油机载荷大，能耗多；钢抽油杆弹性大(延伸率大)，泵效率低；起下井作业时间长，并且易发生事故；易受到井内盐、碱、酸、氯离子、H2S等腐蚀。因此，近十多年来，用非金属复合材料制成的抽油杆已相继问世。经检索发现，相关专利文献有4篇，申请号分别为99112384.0，99120420.4，90200250.3，90218483.0。其中第一、二项专利是用碳纤维复合材料制造抽油杆，用金属材料制造其接头，虽然克服了钢抽油杆的一些缺点，但是成本太高，并且较脆，耐磨性较差。其中第三项专利是“玻璃钢抽油杆”，单根长度4～8米，仍然采用大量接头互相连接起来，并用胶接方法固定。第四项专利是“钢性连续抽油杆”，由高强度弹性钢丝、预应力钢芯，外包麻布带和玻璃钢管制成，杆体制造工艺及接头结构都较复杂，造价较高，并且卷绕直径2.5～3米，拉运不够方便。
鉴于钢抽油杆和已有非金属抽油杆专利产品存在上述缺点和不足之处，本发明的目的就在于创新研制一种与众不同的采油用连续式玻璃钢抽油带及接头，以克服钢抽油杆和上述已有专利技术存在的缺陷，广泛用于石油开采，以取得更大的经济效益。
上述目的是由下述技术方案实现的：
该抽油带是用纤维增强树脂基体复合材料制成，其形状为长扁带形。其特征是：
A、该抽油带的增强材料用玻璃纤维，基体材料用环氧树脂或乙烯基酯树脂。
用环氧树脂作为基体材料时，其原料比(体积％)为：
玻璃纤维                 60～65％
环氧树脂胶               35～40％
环氧树脂胶含有环氧树脂、甲基四氢苯二甲酸酐、2，4，5-三(二甲氨基甲基)苯酚、硅脂。
其中各组分配比(重量比)为：
环氧树脂                      100份
甲基四氢苯二甲酸酐            75～85份
2，4，5-三(二甲氨基甲基)苯酚  3～5份
硅脂                          3～5份
用乙烯基酯树脂作为基体材料时，其原料比(体积％)为：
玻璃纤维                      60～65％
乙烯基酯树脂胶                35～40％
乙烯基酯树脂胶有两种引发体系：
其一为过氧化甲乙酮/环烷酸钴体系，其中各组份配比(重量比)为：
乙烯基酯树脂                 100份
过氧化甲乙酮                 1.0～1.5份
环烷酸钴                     0.1～0.12份
其二为过氧化苯甲酰/N，N-二甲基苯胺，其中各组分配比(重量比)为：
乙烯基酯树脂                 100份
过氧化苯甲酰                 0.5～1.0份
N，N-二甲基苯胺              0.06～0.3份
B、该抽油带的截面形状为长方形，宽度为30～40mm，厚度为3.5～5.0mm，连续长度几百米至几千米不等，由井下泵深度决定。
该抽油带的专用接头由套筒、连接头、顶卡块、对夹块和定位销组成。套筒内腔的上端部装入连接头，下端部装入两块对夹块，连接头与对夹块之间装入顶卡块，定位销装在对夹块里端的横向定位孔中。
上述抽油带的专用接头中，套筒内腔上部有与连接头相配的内螺纹，内腔下部是与锥形对卡块相配的内圆锥腔，内腔中部是圆柱形空腔，套筒中部外表面有个扳手6方颈。
上述抽油带的专用接头中连接头的下端面上有个球面凸头，连接头下半部直径大于上半部直径，中部有个扳手4方颈。
上述抽油带的专用接头中顶卡块的上端面有个与连接头的球面凸头相配的球面凹坑，下端部有与对夹块上端部圆锥头相配的内圆锥腔。
上述抽油带的专用接头中的对夹块有两块，装成一体后其上端部为圆锥形，下部为圆锥形，其余为圆柱形，其夹持抽油带的平面上滚花，以增大摩擦力。
该抽油带的两端各装一个专用接头，分别与地面采油设备和井下抽油泵连接。
按照上述技术方案制造成的采油用连续式玻璃钢抽油带及接头，与钢抽油杆相比主要优点是：连续无中间接头，每口油井可以只用一根抽油带，克服了因大量中间接头而产生的前述一系列问题；自重轻，该抽油带的线密度仅0.306Kg/m，减少了地面抽油机的能耗，提高了井下的泵效；简化了起下作业工序，缩短了停抽时间；用高强度玻璃纤维作增强材料，模量高、弹性形变小，也有利于提高泵效。与其它非金属复合材料抽油杆相比，耐磨性能和抗疲劳性能更高，使用寿命更长；柔性更好，可以在直径0.6m以上的圆筒上卷绕，更便于运输和作业；其专用接头结构更合理、简单、适用、可靠；该抽油带成本与碳纤维复合材料抽油杆相比大大降低。
附图1是本发明采油用连续式玻璃钢抽油带及接头整体组装示意图。
附图2是其专用接头总装的剖视示意图。
附图3是图2的B向示意图。
附图4是图2的A-A断面示意图。
附图1中，2是抽油带，1和3是该抽油带的专用接头。
附图2、3、4中，4是连接头，5是接头套筒，6是顶卡块，7是对夹块，8是定位销。
该抽油带采用拉挤模具成型工艺方法制造，其主要工艺过程是：将高强度玻璃纤维丝束先经过纱架，再进入按前述组分和配比配制好的树脂胶液(称环氧树脂胶或乙烯基酯树脂胶)槽，浸胶后再经过50℃预热区，然后进入成型模具固化。固化模具采用三段式加热，加热温度分别为90℃，170℃，160℃。在模具固化后的抽油带制品，由牵引机牵引，卷绕到圆盘上。
如图1所示，该抽油带2通过上接头1与地面抽油机连接，通过下接头3与井下抽油泵连接，进行采油作业。
如图2所示，该抽油带的专用接头由连接头4、套筒5、顶卡块6、对夹块7和定位销8组成，采用中碳钢制造。套筒5内腔的上端部装入连接头4，下半部装入两块对夹块7，连接头4与对夹块7之间装入顶卡块6，定位销8装在两对夹块7里端的横向定位孔中。
由图3可见，连接头4的中部有个扳手4方颈。
由图4可见，套筒5的中部外表面有个扳手6方颈。两块对夹块7的断面为半圆形，抽油带的端部夹持在两块对夹块7之间。
由图2可见，当用力上紧连接头4时，顶卡块6就被向下推动，卡紧两块对夹块7的上端圆锥头，使抽油带被对夹块7夹紧。当抽油带受到轴向拉力时，使得圆锥形的两对夹块7向下微动，进一步夹紧抽油带，越拉越紧，非常牢固。

Claims (6)

1、一种采油用连续式玻璃钢抽油带，其形状为长扁带型。其特征是：
A、该抽油带的增强材料用玻璃纤维，基体材料用环氧树脂或乙烯基酯树脂。
用环氧树脂作为基体材料时，其原料比(体积％)为：
玻璃纤维             60～65％
环氧树脂胶           35～40％
环氧树脂胶中含有环氧树脂、甲基四氢苯二甲酸酐、2，4，5-三(二甲氨基甲基)苯酚、硅脂。
其中各组分配比(重量比)为：
环氧树脂                        100份
甲基四氢苯二甲酸酐               75～85份
2，4，5-三(二甲氨基甲基)苯酚     3～5份
硅脂                            3～5份
用乙烯基酯树脂作为基体材料时，其原料比(体积％)为：
玻璃纤维                        60～65％
乙烯基酯树脂胶                  35～40％
乙烯基酯树脂胶有两种引发体系：
其一为过氧化甲乙酮/环烷酸钴体系，其中各组份配比(重量比)为：
乙烯基酯树脂                   100份
过氧化甲乙酮                   1.0～1.5份
环烷酸钴                       0.1～0.12份
其二为过氧化苯甲酰/N，N-二甲基苯胺，其中各组分配比(重量比)为：
乙烯基酯树脂                   100份
过氧化苯甲酰                   0.5～1.0份
N，N-二甲基苯胺                0.06～0.3份
B、该抽油带的截面形状为长方形，宽度为30～40mm，厚度为3.5～5.0mm，连续长度几百米至几千米不等，由井下泵深度决定。
2、一种根据权利要求1所述的采油用连续式玻璃钢抽油带的专用接头，其特征是由套筒(5)、连接头(4)、顶卡块(6)、对夹块(7)和定位销(8)组成，套筒(5)内腔的上端部装入连接头(4)，下半部装入两块对夹块(7)，连接头(4)与对夹块(7)之间装入顶卡块(6)，定位销(8)装在两块对夹块(7)里端的横向定位孔中。
3、根据权利要求2所述的采油用连续式玻璃钢抽油带的专用接头，其特征是套筒(5)内腔的上部有与连接头(4)相配的内螺纹，内腔下部是与锥形对卡块相配的内圆锥腔，内腔中部是圆柱形空腔，套筒(5)中部外表面有扳手6方颈。
4、根据权利要求2所述的采油用连续式玻璃钢抽油带的专用接头，其特征是连接头(4)的下端面有个球面凸头，连接头(4)下半部直径大于上半部直径，中部有个扳手4方颈。
5、根据权利要求2所述的采油用连续式玻璃钢抽油带的专用接头，其特征是顶卡块(6)的上端面有个与连接头(4)的球面凸头相配的球面凹坑，下端部有与对夹块(7)上端部圆锥头相配的内圆锥腔。
6、根据权利要求2所述的采油用连续式玻璃钢抽油带的专用接头，其特征是对卡块(7)有两块，组装成一体后其上端部为圆锥形，其下部为圆锥形，其余为圆柱形，其夹持抽油带的平面上滚花。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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