一种多层耐磨擦碳纤维抽油杆接箍技术领域
本发明属于油田采油设备领域，尤其涉及一种多层耐磨擦碳纤维抽油杆接箍。
背景技术
抽油杆是石油生产过程中常用的一种设备，采油时，通过抽油杆带动井下的抽油
泵泵杆上下往复运动，从而将地层内的石油等液体泵送至地面。抽油杆接箍是用于连接抽
油杆的连接件，通过抽油杆接箍的连接，抽油杆的总长度才可到达地下数百米甚至数千米
深的原油层。在抽油机生产时，抽油杆在油管内上下往复移动，而抽油杆接箍直径大于抽油
杆，因此抽油杆接箍不可避免的与油管内壁发生摩擦、碰撞，很容易造成抽油杆接箍和油管
内壁的磨损。另外，由于受到井液的长期腐蚀，抽油杆接箍的偏磨及油管内壁的变薄，甚至
会造成抽油杆
目前，解决上述问题的常规方法是在抽油杆接箍的外层喷涂合金涂层，此方法虽
显著提高了抽油杆接箍的耐磨性，延长了检泵周期，但不会减缓油管内壁的磨损。
发明内容
本发明提供一种多层耐磨擦碳纤维抽油杆接箍，以解决上述背景技术中提出的问
题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本发明提供了一种多层耐磨
擦碳纤维抽油杆接箍，接箍两端的结构相同，接箍的两端的内侧均设置有用于连接抽油杆
的抽油杆螺纹,接箍的最内层为一个钢制的芯体，所述的抽油杆螺纹设置在芯体的两端，芯
体的中部设置有扳手夹持区段，扳手夹持区段整体为圆柱状结构，圆柱的侧面设置有一组
相互平行的平面，扳手夹持区段的外侧包覆有镍合金涂层；
扳手夹持区段将接箍分隔出两个耐磨区段，在耐磨区段处，由内向外依次设置有
环氧树脂层，碳纤维层和聚乙烯层，环氧树脂层、碳纤维层和聚乙烯层均延伸至接箍的端面
上，碳纤维层由5根/12K---10根/12K的碳纤维在芯体上螺旋缠绕而成，碳纤维通过环氧树
脂粘结在芯体上，聚乙烯层通过热成型的方式包覆在碳纤维层的外侧；
所述的耐磨区段的两端分别设置有倒角A和倒角B，两个倒角的斜边与接箍的圆柱
面的夹角均为20-25°。
所述的碳纤维层的厚度为1-1.5mm。所述的碳纤维层又分为碳纤维层A和碳纤维层
B，碳纤维层A和碳纤维层B均由碳纤维在芯体上螺旋缠绕而成，但两层碳纤维的螺旋缠绕方
向相反。碳纤维缠绕的螺旋角为3-5°。所述的扳手夹持区段的直径小于耐磨区段的直径。
本发明的有益效果为：
1、本发明碳纤维层和聚乙烯层赋予抽油杆更优秀的耐磨性能，可有效防止抽油杆
接箍磨损失效。
2、聚乙烯为软性耐磨材料，可有效减缓油管的磨损。
3、热固性的聚乙烯层与环氧树脂层为两相结构，当热固性聚乙烯材料磨损失效
后，可以通过相应工艺对受损部分进行剥离并重新修复，从而延长了接箍的使用寿命。实际
使用时，发现聚乙烯层磨损后便要停止使用并修复，以防止碳纤维层被磨损。碳纤维层的存
在可保证接箍在井下连续长时间工作而不会彻底磨损失效。
4、扳手夹持区段的设置，使得管钳更容易卡紧在接箍上，防止管钳松脱；扳手夹持
区段外侧设置了镍合金涂层，主要起耐腐蚀作用，防止芯体被腐蚀。
5、扳手夹持区段的外侧并无碳纤维和聚乙烯，而只在接箍的两端的耐磨区段包覆
和碳纤维和聚乙烯，在保证耐磨性能的同时，减少了碳纤维和聚乙烯材料的损耗，降低了物
料成本。
6、本发明设置了倒角A和倒角B，其作用是在耐磨区段的两端形成收紧包覆的效
果，使得芯体外侧各层附着的更牢固，防止各耐磨层脱落，同时，倒角A可避免各耐磨层的边
缘受到碰撞损坏，同样起到保护各耐磨层的作用。
附图说明
图1是本发明中的结构示意图；
图2是图1的左视图；
图3是图1中A处的结构示意图。
图中：1-芯体，2-环氧树脂层，3-碳纤维层，4-聚乙烯层，5-倒角A，6-扳手夹持区
段，7-耐磨区段，8-倒角B，9-镍合金涂层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
本发明提供了一种多层耐磨擦碳纤维抽油杆接箍，接箍两端的结构相同，接箍的
两端的内侧均设置有用于连接抽油杆的抽油杆螺纹,接箍的最内层为一个钢制的芯体1，所
述的抽油杆螺纹设置在芯体1的两端。芯体1是连接两根抽油杆并承受拉力载荷的主要受力
结构。
芯体1的中部单独设置了扳手夹持区段6，连接抽油杆时，用管钳卡住扳手夹持区
段6而不是耐磨区段7，可避免管钳施力时对耐磨层(聚乙烯层4和碳纤维层3)的损伤，影响
耐磨效果。
扳手夹持区段6整体为圆柱状结构，圆柱的侧面设置有一组相互平行的平面，该组
平面的设置，使得管钳的夹持更牢固，不易打滑，从而保证了抽油杆连接的效率和操作的安
全性。
扳手夹持区段6外侧设置了镍合金涂层9，主要起耐腐蚀作用，防止芯体1被腐蚀。
同时，镍合金具有较高的硬度，可有效防止扳手夹持区段6的外表面被管钳损坏，从而延长
接箍的使用寿命。
扳手夹持区段6将接箍分隔出两个相同的耐磨区段7，实际生产时，耐磨区段7的直
径要大于扳手夹持区段6的直径，以保证耐磨区段7承受摩擦并尽量减少扳手夹持区段6上
的镍合金涂层9的磨损。
在耐磨区段7处，由内向外依次设置有环氧树脂层2，碳纤维层3和聚乙烯层4。本发
明设置的碳纤维层3和聚乙烯层4赋予抽油杆更优秀的耐磨性能，可有效防止抽油杆接箍磨
损失效。在两种耐磨材料中，聚乙烯为软性耐磨材料，与钢与钢之间的摩擦相比，软性的聚
乙烯与油管进行摩擦，可有效降低油管的磨损速度，从而延长油管的使用寿命。另外，热固
性的聚乙烯层4与碳纤维层3为两相结构，当热固性聚乙烯材料磨损失效后，可以将聚乙烯
层4的受损部分进行剥离并重新修复，使接箍的耐磨性能得到恢复，从而延长了接箍的使用
寿命。实际使用时，发现聚乙烯层4磨损后最好立即停止使用并修复聚乙烯层4，以防止碳纤
维层3发生不可修复的磨损。碳纤维具有超强的耐磨性能，因此碳纤维层3的存在可保证接
箍在井下连续长时间工作而不会彻底磨损失效。
扳手夹持区段6的外侧并无碳纤维和聚乙烯，而只在接箍的两端的耐磨区段7包覆
了碳纤维和聚乙烯，这样的设计可在保证接箍耐磨性能的同时，减少碳纤维和聚乙烯材料
的损耗，降低了接箍生产时的物料成本。
芯体1上各附着层的边缘是各层的结构强度短板，承受撞击后容易与相邻的内层
结构剥离损坏，为了避免上述情况的发生，特将碳纤维层3和聚乙烯层4延伸至接箍的端面
上，使得抽油杆上下移动时芯体1上的各附着层的边缘不会承受撞击。
所述的耐磨区段7的两端分别设置有倒角A5和倒角B8，两个倒角的作用是在耐磨
区段7的两端形成收紧包覆的效果，使得芯体1外侧各层附着的更牢固，防止各耐磨层脱落，
同时，两个倒角的设置使得碳纤维层3和聚乙烯层4受到的冲击力可以平缓的卸除，从而降
低碳纤维层3和聚乙烯层4损坏的风险，进一步起到保护耐磨层的作用。
碳纤维层3由5根/12K---10根/12K的碳纤维在芯体1上螺旋缠绕而成。在本发明
中，碳纤维的主要作用是耐磨，而无需承受较大的拉力载荷，因此，本发明采用了经济性较
好的单丝数量为12K的碳纤维来优先保证耐磨性。采用5-10根碳纤维进行螺旋缠绕，并将碳
纤维缠绕的螺旋角设定为为3-5°，可使缠绕后的每一层碳纤维完全覆盖耐磨区段7的环形
面，不留间隙，从而保证碳纤维层3的耐磨性能充分发挥，避免耐磨盲区的出现。碳纤维的根
数越多缠绕的效率越高，但碳纤维的根数越多缠绕时的工艺难度越大，因此，对碳纤维的根
数进行限定可实现生产效率和生产难度之间取得平衡，进而实现效益的最大化。所述的碳
纤维层3的厚度为1-1.5mm，是根据常规生产时的极限耐磨需求而确定的参数，碳纤维层3的
厚度大于此范围则属于材料的浪费。
碳纤维通过环氧树脂粘结在芯体1上，聚乙烯层4通过热成型的方式包覆在碳纤维
层3的外侧。
两个倒角的斜边与接箍的圆柱面的夹角均为20-25°。对倒角的角度进行限定，有
利于充分发挥倒角的功能，若上述的夹角过小，则倒角斜面与接箍的端面相交而成的棱边
与油管之间的距离过小，耐磨层在该棱边处容易受油管接缝的撞击而损坏，若上述的夹角
过大，则倒角斜面与接箍的圆柱面相交而成的棱边与油管之间的距离过小，耐磨层在该棱
边处容易受油管接缝的撞击而损坏。
所述的碳纤维层3又分为碳纤维层A和碳纤维层B，碳纤维层A和碳纤维层B均由碳
纤维在芯体1上螺旋缠绕而成，但两层碳纤维的螺旋缠绕方向相反。与沿轴向布置碳纤维相
比，采用缠绕的方式使碳纤维附着在芯体1上，可使碳纤维在缠绕时的拉紧力作用下与芯体
1的贴合更紧密，同时使得碳纤维层3的结构更紧致，从而保证了碳纤维层3的质量，改善了
碳纤维层3的耐磨性能。另外，沿轴向布置的碳纤维的单根纤维磨损断裂后，断裂处会加速
磨损，以至出现损坏速度逐渐加快的情况，而采用缠绕的方式布置碳纤维在一圈碳纤维磨
损断裂后，其它螺旋缠绕的碳纤维的断裂速度几乎不受影响，因此不会出现碳纤维层3的损
坏速度加快的情况。
所有的碳纤维均向同一方向缠绕时，容易出现碳纤维层3的厚度不均匀的情况，而
将碳纤维层3细分为缠绕方向相反的两层，可有效减少厚度不均匀情况的发生，同时，分两
层缠绕使得碳纤维层可以分两个工位同时进行缠绕，提高生产效率。