CN210370524U - 一种智能复合材料抽油杆系统 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种智能复合材料抽油杆系统

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。

以上所述的智能复合材料抽油杆系统，复合材料抽油杆为抽油机系统中受力原件，其所受应力和温度通过测控光纤单元传输至测控系统，并实时发送至数据处理系统(DPS数据处理系统)，记录分析，如有异常情况及时启动警报系统，警报系统4就是基于数据库的C/S架构组态软件，或者自动停止抽油机系统工作，阻止事故的发生。

以上所述的智能复合材料抽油杆系统，所述的连接金具与复合材料杆体的连接传递的载荷，在井下高温的状态下可以达到复合材料杆体的破断力。

作为优选方案，以上所述的复合材料杆体的基体材料是热固性环氧树脂。

作为优选方案，以上所述的连接金具与复合材料杆体的两端连接采用胶接或者机械连接。连接金具与抽油机和井下系统分别连接。

有益效果：本实用新型提供的智能复合材料抽油杆系统和现有技术相比具有以下优点：

(1)本实用新型结构设计合理，强度高、质量轻、抗疲劳、安全性和智能化程度。可以实时监测、记录与分析井下任意深度处的智能复合材料抽油杆的温度和应力，并且当井下温度和应力超出设定的安全要求时启动警报系统，且可根据记录的智能复合材料抽油杆实时的温度和应力，提前发现井下的问题，从而制定合理的维修计划，避免事故的发生；且使得井下状况得到完全的数据化和透明化，从而可以有效的调节生产，根据数据进行合理的生产规划，提高生产效率；

(2)智能复合材料抽油杆系统超耐高、温腐蚀，可延长检泵周期；

(3)智能复合材料抽油杆系统的弹性模量可以根据实际需要设计，利用混合抽油杆柱设计软件，优化设计抽油系统，可实现超冲程，增加原油产量。

附图说明

图1为智能复合材料抽油杆结构示意图。

图2为复合材料杆体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例1

如图1和图2所述，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；所述的复合材料抽油杆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。

所述的测控系统2、数据处理系统3和警报系统4均与外置电源相连进行供电工作。

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5的强度≥ 2500MPa，模量≥120GPa；复合材料杆体5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。

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7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；所述的测控光纤单元 7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5通过拉挤工艺一次成型制成。测控光纤单元7为集中布置或分散布置于复合材料杆体5的内部。

以上所述的智能复合材料抽油杆系统，所述的测控系统2采用分布式光纤温度应变监测系统(BOTDA)进行检测。

以上所述的智能复合材料抽油杆系统，分布式光纤温度应变监测系统 (BOTDA)的接线端与DPS数据处理系统的接线端通过线路相连；分布式光纤温度应变监测系统(BOTDA)将实时测试的数据通过数据线传输给DPS数据处理系统3，DPS数据处理系统3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，DPS数据处理系统3的接线端与警报系统4的接线端通过线路相连；发现异常启动警报系统4(警报系统4就是基于数据库的C/S架构组态软件，)或者自动停止抽油机系统工作。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种智能复合材料抽油杆系统，其特征在于，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)；所述的复合材料抽油杆(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。

2.根据权利要求1所述的智能复合材料抽油杆系统，其特征在于，所述的测控光纤单元(7)外表面涂覆有环氧丙烯酸酯或聚丙烯酸酯层，测控光纤单元(7)与复合材料杆体(5)通过拉挤工艺一次成型制成。

3.根据权利要求2所述的智能复合材料抽油杆系统，其特征在于，所述的测控光纤单元(7)为2根以上的光纤或者光缆组成，所有的光纤或者光缆均为紧套光纤，测控光纤单元(7)为集中布置或分散布置于复合材料杆体(5)的内部。

4.根据权利要求1所述的智能复合材料抽油杆系统，其特征在于，所述的测控系统(2)采用分布式光纤温度应变监测系统。

5.根据权利要求1所述的智能复合材料抽油杆系统，其特征在于，所述的测控系统(2)与数据处理系统(3)相连；测控系统(2)将实时测试的数据通过数据线传输给数据处理系统(3)，数据处理系统(3)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(4)。

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