[发明专利]用于井泵送部件的联接器

说明书

本发明公开了一种用于将井下泵联结至抽油杆柱的联接器。该联接器包括芯部，所述芯部具有第一端、中心部和第二端。第一端和第二端均具有端表面。第一端从中心部到第一端表面向内线性渐窄。第二端具有沿第二端表面修圆边缘。该联接器由经亚稳态硬化的铜镍锡合金制成，并且相对碳钢进行测量时，滑动摩擦系数小于0.4。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年03月20日提交的序列号为62/473,792的美国临时专利申请的优先权，其公开内容通过全文引用并入本文。

背景技术

本公开涉及由亚稳态硬化的铜合金制成的联接器。该联接器尤其适于将抽油杆柱的部件连接到井下泵。当相对碳钢测定时，该合金优选具有小于0.4的滑动摩擦系数。

碳氢化合物抽取装置通常包括：用于从地下储层中抽取碳氢化合物的井下泵；用于向泵提供动力的动力源；以及连接动力源和井下泵的抽油杆举升系统。抽油杆举升系统包括一系列通过联接器联结在一起的抽油杆。这些杆和联接器通过公母式螺纹连接部联结。在将抽油杆举升系统与井下泵联结时，还使用带有螺纹连接部的附加联接器。由于磨损(由于滑动表面之间的粘附而造成的磨损)而造成的螺纹连接部损坏，可能会损害接头的机械完整性，并导致动力源和泵之间的连接故障。另外，碳氢化合物抽取系统在管道内运行。由于联接器/泵的外表面与管道的内表面之间的反复接触而造成对管道和联接器的损坏，可能会损害管道或联接器的机械完整性，导致管道携带的碳氢化合物泄漏进入环境，或者导致联接器与抽油杆柱的连接分离。这两种情况实际上都会使泵送过程停止，并且经常带来非常昂贵的额外操作来修复这样的故障。

在这种系统中使用的联接器需要具有的特征包括高抗拉强度、高疲劳强度、高断裂韧性、耐磨性和耐腐蚀性。传统联接器通常由钢或镍合金组成，这些钢或镍合金不具有完整齐全的优选固有特征，特别是耐磨性。通常使用昂贵的表面处理来提高由钢或镍合金制成的联接器的耐磨性，以及内部设置有联接器的管道的内部的耐磨性。这些表面处理最终会被磨掉，并且为了维持有效，必须在部件的整个使用寿命周期内定期重新涂覆。此外，尽管涂层能够减少其所涂覆的部件的磨损，但是这些涂层经常与其可能接触的系统的其他部件不相容。

希望开发具有改进的固有耐磨性以及其他所需特性的新的联接器，从而使联接器和管道材料相容，这意味着联接器和管道二者在操作期间发生最小磨损，不需要任何保护性涂层，而且减少了泵送系统的总摩擦损失。

发明内容

本公开涉及一种由亚稳态硬化的铜合金制成的联接器，更具体地涉及一种插入在抽油杆柱的抽油杆与井下泵的阀杆衬套之间的联接器。该联接器可以视为抽油杆柱的一部分。该联接器具有独特的特性组合，这些特性包括高抗拉强度、高疲劳强度、高断裂韧性、耐磨性和耐腐蚀性。这种特性组合在碳氢化合物回收操作期间提供机械功能的同时，延迟了对使用该种联接器的泵系统中的联接器和其他部件(例如，抽油杆和管道)的破坏性损坏的发生。这也延长了这些部件的有效使用寿命，显著降低了用于回收碳氢化合物的设备的成本。

本文在各种实施例中公开了用于抽油杆柱的联接器，其包括芯部，所述芯部具有第一端、中心部分和第二端。第一端和第二端均具有端表面。第一端具有从中心部分向内延伸并在第一端表面终止的线性渐窄部。换句话说，第一端表面具有比中心部分更小的直径。第二端的第二端表面具有修圆的边缘。该联接器由亚稳态硬化的铜镍锡合金制成，这种合金具有减小的摩擦和改进的耐磨性。

第一端表面的直径可以小于第二端表面的直径。在一些特定实施例中，螺纹孔从第一端到第二端完全贯穿该芯部。孔的螺纹可以具有约20至约40的洛氏C硬度(HRC)。

第一端处的螺纹孔可以适用于和阀杆衬套联接，该阀杆衬套可以连接到井下泵。第一端表面可以抵接该阀杆衬套的肩部。该联接器的外径可以大于阀杆衬套的外径。

第二端处的螺纹孔可以适用于和抽油杆柱的抽油杆联接。第二端表面可以抵接该抽油杆的肩部。该联接器的外径可以大于抽油杆的外径。