本技術(shù)涉及石油鉆采，尤其涉及一種碳纖維增強(qiáng)金屬抽油桿的扳手方模鍛裝置。

背景技術(shù)：

1、抽油桿是抽油機(jī)井的細(xì)長桿件，它上接光桿，下接抽油泵，起到傳遞動力的作用，抽油桿的耐磨性和耐腐蝕壽命決定和影響整套抽油設(shè)備的運(yùn)行周期。抽油桿的材質(zhì)一般為中低碳合金鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，在油管內(nèi)用接箍一根根連接起來一直延伸到井下抽油泵的活塞桿上，通過往復(fù)運(yùn)動來抽油。

2、我國大部分油田目前已進(jìn)入開發(fā)中后期，綜合含水率越來越高，還常常采用注水等增產(chǎn)措施，并且油田回注水基本都是污水直接回注，造成抽油桿工作環(huán)境非常惡劣。高礦化度井液中含有各種腐蝕介質(zhì)和腐蝕微生物等，尤其是富含cl-，使光桿的腐蝕速率大幅提高。同時，伴生氣中含有co2、h2s等腐蝕氣體，使井液呈弱酸性。眾所周知，治理cl-、co2和h2s腐蝕一直是采油工程的世界難題。而且抽油桿與油管內(nèi)壁的摩擦?xí)a(chǎn)生熱能，使其表面活化，在腐蝕性產(chǎn)出液的作用下，抽油桿表面腐蝕速率會大幅加速。另外，如含砂量的影響、油井結(jié)蠟結(jié)垢的影響、產(chǎn)出液粘度的影響也都會促進(jìn)抽油桿表面發(fā)生腐蝕與偏磨。

3、抽油桿長期承受不對稱交變載荷和油、氣、水以及腐蝕介質(zhì)的共同作用，使其成為機(jī)械采油中可靠性非常低的設(shè)備，如何有效治理抽油桿腐蝕與偏磨成為實現(xiàn)油田開發(fā)中后期高效穩(wěn)產(chǎn)的迫切任務(wù)。根據(jù)統(tǒng)計，抽油桿表面失效占抽油桿失效的90％以上，并且表面失效也會帶來斷裂失效的隱患，給現(xiàn)場管理帶來極大的不便。

4、針對防腐耐磨難題，目前對抽油桿采取的常規(guī)防治措施主要采用電鍍或化學(xué)鍍的方法和技術(shù)加工鍍鉻抽油桿、鍍鎳抽油桿、鍍鎢抽油桿以及噴焊抽油桿等。

5、抽油桿常規(guī)耐磨防腐鍍層與基體結(jié)合強(qiáng)度低，在上述復(fù)雜井礦環(huán)境下使用，鍍層易起皮、脫落、磨損，形成防腐抗磨短板，效果不是十分理想，而且成本較高；噴焊抽油桿的噴焊涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度大幅提升，具有良好的防腐耐磨性能，但是桿體噴焊防腐合金涂層后需要進(jìn)行二次固溶強(qiáng)化，高溫會實質(zhì)性降低噴焊抽油桿的基體性能，這樣就實質(zhì)性降低了抽油桿整體的抗疲勞性能和可靠性，并且成本較高。

6、為更好的解決抽油桿的防腐耐磨問題，發(fā)明人深入研究抽油桿防腐偏磨技術(shù)，最終通過碳纖維包覆技術(shù)有效提升了抽油桿整體防腐蝕性能和抗偏磨性能，并且性價比較高。

7、碳纖維指的是含碳量在90％以上的高強(qiáng)度高模量纖維，耐高溫居所有化纖之首，用腈綸和粘膠纖維做原料，經(jīng)高溫裂解碳化而成，是制造航天航空等高端材料。碳纖維是新一代增強(qiáng)纖維，被稱為“新材料之王”“黑黃金”，碳纖維具有出色的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，比重不到鋼的1/4，強(qiáng)度是鋼的6～10倍，具有低密度、耐腐蝕、抗高溫、耐摩擦、抗疲勞、熱及濕膨脹系數(shù)低、耐久性優(yōu)良等特點。

8、抽油桿在油井內(nèi)長期的使用時，其外表面會粘附許多油污和銹垢，既會腐蝕抽油桿桿體，也會增加抽油桿與密封盒之間的摩擦。從井內(nèi)起出時，常規(guī)抽油桿外表面粘附的油污易滴落在井場，既浪費(fèi)原油，也污染環(huán)境，還會影響作業(yè)效率和強(qiáng)度。采用碳纖維包覆后的抽油桿具有優(yōu)良的耐腐蝕性和很強(qiáng)的抗黏連性，具有摩擦因數(shù)小和自潤滑等特點，可有效減少桿柱表面粘附油污和銹垢，也可有效減緩桿柱表面結(jié)蠟現(xiàn)象的發(fā)生，并可有效減少腐蝕環(huán)境下光桿斷脫事故的發(fā)生，性價比高。

9、在抽油桿的碳纖維包覆加工過程中，首先需要將碳纖維拉伸張緊、在液態(tài)樹脂中浸潤，擠壓樹脂后纏繞于抽油桿上，纏繞時，需將抽油桿的兩端進(jìn)行裝夾、張緊并使其旋轉(zhuǎn)，然后往復(fù)移動碳纖維纏繞裝置，以使碳纖維包覆于抽油桿上。纏繞完畢后，還需對其進(jìn)行熱處理，以使樹脂、碳纖維、金屬抽油桿充分的結(jié)合。熱處理完畢后，需在抽油桿的臺肩、扳手方、凸緣、過渡區(qū)和部分桿體的外部套設(shè)不銹鋼卡箍套筒，將不銹鋼卡箍套筒與抽油桿一次模鍛成型，以實現(xiàn)抽油桿外包覆的碳纖維層與高分子塑膠圈、不銹鋼卡箍套筒之間的完全擠壓密封，從而進(jìn)一步增強(qiáng)碳纖維纏繞抽油桿的耐腐蝕性能，目前市面無自動化的將不銹鋼卡箍套筒與抽油桿模鍛成型的裝置。

10、有鑒于此，本實用新型提供一種碳纖維增強(qiáng)金屬抽油桿的扳手方模鍛裝置，實現(xiàn)了金屬抽油桿外包覆碳纖維層與高分子塑膠圈、卡箍套筒之間完全擠壓密封，增強(qiáng)了碳纖維纏繞金屬抽油桿的耐腐蝕性能，從而延長了抽油桿的使用壽命，降低油井修井作業(yè)成本，提高油田的經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型意在提供一種碳纖維增強(qiáng)金屬抽油桿的扳手方模鍛裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。

2、一種碳纖維增強(qiáng)金屬抽油桿的扳手方模鍛裝置，包括模鍛裝置本體，所述模鍛裝置本體包括底座，所述底座的上方固定安裝有中平臺，所述中平臺的上方設(shè)置有上平臺，所述上平臺可相對于所述中平臺上下移動，所述中平臺的上方安裝有下壓模，所述上平臺的下方安裝有與所述下壓模相互匹配的上壓模，所述上壓模和所述下壓模的相對側(cè)面上分別設(shè)置有壓槽，所述壓槽與抽油桿的待模鍛部位相互匹配；所述上平臺與升降驅(qū)動裝置相連，所述升降驅(qū)動裝置用于驅(qū)動所述上平臺的下降，從而使得上壓?？拷鱿聣耗Ｒ詫μ自O(shè)有卡箍套筒的抽油桿的待模鍛部位進(jìn)行擠壓成型，并且升降驅(qū)動裝置用于驅(qū)動所述上平臺上升，從而使得上壓模遠(yuǎn)離所述下壓模以將抽油桿釋放。

3、優(yōu)選的，所述中平臺的下方設(shè)置有下平臺，所述上平臺和所述下平臺之間固定連接，所述上平臺和所述下平臺均可相對于所述中平臺上下移動，所述升降驅(qū)動裝置與所述下平臺相連，所述升降驅(qū)動裝置用于帶動所述下平臺上下移動，從而帶動所述上平臺上下移動。

4、優(yōu)選的，所述升降驅(qū)動裝置包括液壓缸，所述液壓缸安裝于所述中平臺的下端面上且柱塞桿朝下，所述液壓缸的柱塞桿與所述下平臺的下端面可拆卸式固定連接。

5、優(yōu)選的，所述上平臺和所述下平臺之間通過滑桿固定連接。

6、優(yōu)選的，所述上平臺的下端面上可拆卸式固定安裝有上壓模座，所述上壓模設(shè)置于所述上壓模座的下端，所述上壓模與所述上壓模座之間可拆卸式固定連接。

7、優(yōu)選的，所述中平臺的上端面上可拆卸式固定安裝有下壓模座，所述下壓模設(shè)置于所述下壓模座的上端，所述下壓模與所述下壓模座之間可拆卸式固定連接。

8、優(yōu)選的，所述升降驅(qū)動裝置與控制機(jī)柜之間電連接，所述控制機(jī)柜用于控制升降驅(qū)動裝置的工作。

9、本實用新型中，抽油桿上依次設(shè)置有臺肩、扳手方、凸緣和過渡段，將包覆了碳纖維線的抽油桿熱處理完畢后，還需在抽油桿的臺肩、扳手方、凸緣、過渡段以及部位桿體的外部，即圖中虛線框出的部位，下稱a部，緊密的套設(shè)卡箍套筒，卡箍套筒通常為不銹鋼材質(zhì)，以進(jìn)一步增強(qiáng)抽油桿的耐腐蝕性能。套設(shè)卡箍套筒時，將卡箍套筒由纏繞有碳纖維線的抽油桿的左端部套入，并確?？ü刻淄驳淖蠖嗣媾c抽油桿的臺肩的左端面平齊，卡箍套筒的內(nèi)徑與臺肩的外徑相匹配，可初步將卡箍套筒固定于抽油桿的外部；然后將高分子塑膠圈放置與卡箍套筒的右端部與抽油桿之間，參照圖所示，底座固定于地面上，將套有卡箍套筒的抽油桿的扳手方部位放置于下壓模的壓槽內(nèi)，上壓模和下壓模的壓槽與抽油桿的a部相互匹配，通過升降驅(qū)動裝置驅(qū)動上平臺下降，以使上壓模向下擠壓卡箍套筒，實現(xiàn)卡箍套筒與抽油桿的臺肩、扳手方、凸緣、過渡段的一次模鍛成型，使得卡箍套筒緊密貼合于抽油桿的a部，并通過擠壓高分子塑膠圈實現(xiàn)抽油桿外包覆的碳纖維層與高分子塑膠圈、卡箍套筒之間完全擠壓密封。

10、本實用新型提供的一種碳纖維增強(qiáng)金屬抽油桿的扳手方模鍛裝置，實現(xiàn)了金屬抽油桿外包覆碳纖維層與高分子塑膠圈、卡箍套筒之間一次性完全擠壓密封，增強(qiáng)了碳纖維纏繞金屬抽油桿的耐腐蝕性能，從而延長了抽油桿的使用壽命，降低油井修井作業(yè)成本，提高油田的經(jīng)濟(jì)效益。