[發明專利]抽油桿端部

在審

• 申請號: 201710127382.8
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN107152244A
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: A·萊夫里諾;M·G·佩雷拉;J·A·A·亞歷杭德拉
• 申請（專利權）人: 特納瑞斯連接有限公司
• 主分類號: E21B17/00
• 分類號: E21B17/00;E21B17/042
• 代理公司: 北京市路盛律師事務所11326
• 代理人: 劉世杰,王桂玲

技術領域

本公開總體上涉及在油井中使用的抽油桿柱的領域，以及更具體地涉及適于抽油桿的端部設計。

背景技術

在油井中的生產油管內使用抽油桿在本領域內是眾所周知的。圖1是示出現有技術的抽油系統的示意圖。如現有技術圖1中所示，抽油單元1附接到光桿2。光桿2縱向地附接到設置于油管柱3內部的抽油桿柱5，而油管柱3設置于套管柱4中。抽油桿柱5根據美國石油協會(“API，American Petroleum Institute”)11B規格由在多個連接部10(僅示出一個)中聯接在一起的多根單獨的抽油桿構成(下文稱為“API 11B抽油桿柱”)。在API 11B抽油桿柱5的底端處是往復泵(未示出)。當抽油單元向下移動抽油桿柱5時，往復泵筒填充有待生產的生產流體7。相反，當抽油單元向上移動API11B抽油桿柱5時，往復泵中的閥關閉，并且泵筒中的生產流體7被提升，從而將生產流體置于其上方，并且迫使一個泵筒的生產流體7在API 11B桿柱5周圍的環形空間中沿著油管柱3以及連接部10向上移動以到達地球表面，并且最終通過閥和管道連接部(未示出)流出油管柱并到達存儲部并進行處理。

API 11B抽油桿柱5必須從抽油單元1一直延伸到往復泵，該往復泵可以在表面下方幾千英尺處。如上所述，API 11B抽油桿柱5由在多個連接部10中聯接在一起的多個單獨的API 11B抽油桿組成。圖1A示出圖1的連接部10的放大側視橫截面視圖。連接部10包括在通過標準的雙母扣聯接件27聯接在一起的兩個相鄰的API 11B抽油桿中的每一個上的螺紋公扣端29。聯接件27旋擰到相鄰桿的公扣上(“上扣(made up)”)，直到聯接件的端部接觸抽油桿的公扣臺肩28的面26。

圖2是示出在兩端上具有API規格11B端部連接的現有技術的API 11B抽油桿20的橫截面側視圖。抽油桿20包括具有直徑D_RAPI的桿主體部分22和從桿主體22過渡到扳手平面部分27的加厚凸緣(upset bead)部分23。扳手平面部分27通常包括四個扳手平面24。扳手平面部分27終止于具有公扣臺肩面26的公扣臺肩28，當螺紋公扣端部29上扣在聯接件27中以形成連接部10時，所述公扣臺肩面26接觸聯接件27的端部(參見圖1A)。桿20的外周面包括從桿主體22過渡到凸緣23的過渡部段。過渡部段包括從桿主體直徑D_RAPI延伸到加厚凸緣23的曲率半徑R_AAPI。曲率半徑R_AAPI終止于加厚凸緣23表面的拐點，其中加厚凸緣的表面然后過渡到扳手平面部分27。扳手平面24具有寬度W_SAPI(橫向于桿20的軸線AA)和長度L_WSAPI(沿著桿20的軸線AA)。連接部10還包括公扣長度L_PAPI和應力釋放長度L_SAPI。下表I包括以毫米(“mm”)表示的物理參數值和如圖2中所示的API 11B桿連接部10的無量綱比率。

表I:如圖2中所示的現有技術API 11B桿的抽油桿端部數據

已經觀察到，現有API 11B抽油桿20在使用期間至少具有以下問題，

例如：

由于疲勞失效(加厚凸緣是常常包括大量表面缺陷的區域)(由于用于產生該幾何形狀的鍛造工藝)在加厚凸緣23和扳手平面24的區域中的斷裂，并且扳手方頸在連接部20上扣和卸扣時受到來自扭矩扳手的損壞)；

由于鍛造期間的扭結，許多桿必須在加厚凸緣23的區域中重新加工；以及

由于在油管3的內壁和抽油桿連接部10、20之間的環形空間中的生產流體7的移動導致的侵蝕和腐蝕，導致桿柱5的高度磨損。

期望一種新的抽油桿端部連接設計，以克服API抽油桿端部連接部所存在的這些問題和其它問題。

發明內容

現有技術的抽油桿端部多年來是根據API標準11B制造的。雖然API設計適用于抽油桿，但是也發生了一些疲勞失效，特別是當它們經受高的軸向負荷時。本公開描述一種用于抽油桿端部的新設計，其包括改進的桿端部幾何形狀，其提供減小的應力和更好的抗疲勞性，特別是在新的抽油桿的扳手方頸和鍛造區域中。這種新設計降低使用抽油桿的井的操作成本。此外，新的桿設計為制造過程中的感應加熱提供更均勻的幾何形狀。