CN105874149A - 用于地下井的复合材料抽油杆组件 - Google Patents

Abstract

提供了一种在地下井中使用的复合材料抽油杆组件。抽油杆组件包括形成细长杆的多个平行的复合材料束股。优选地，杆的两端部均装配有金属末端配件。每个末端配件具有渐缩空腔，其具有近侧开口以接收杆端部。空腔是渐缩的，以致从所述空腔的近侧开口朝空腔的远端向外扩张。抽油杆组件还包括散布板，优选地由多个块部构成，所述散布板具有孔以接收和展开多个束股。诸如硬化树脂的硬化材料被引入到空腔中并使之硬化，以将杆固定到末端配件。优选地，硬化树脂被连接构件压缩。

Description

用于地下井的复合材料抽油杆组件

相关申请

本申请是2014年5月27日提交的美国临时申请No.62/003,437的部分继续并要求其优先权，并且本申请是2013年11月12日提交的美国临时申请No.61/903,194的部分继续并要求其优先权，这两个美国临时申请的全部内容通过援引并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及抽油杆工程和设计。更特别地，本发明涉及一种用于在井下竖直提升采油中使用的复合材料抽油杆组件。

背景技术

与竖直提升杆式泵(也称为地面单元、摇摆驴头、或抽油架)一起使用的抽油杆通常由各种长度的钢杆段制成，所述钢杆段通过螺纹联接件连接在一起。各个抽油杆的长度通常为25英尺、30英尺或37.5英尺并且利用联接件连接在一起以形成抽油杆杆柱。典型的抽油杆杆柱的长度为700至10,000英尺或更长。抽油杆杆柱将竖直提升式地面设备连接至井下泵单元。传统的金属抽油杆很重，并且遭受腐蚀和疲劳失效，特别是在螺纹连接处或由于应力腐蚀破裂。由于腐蚀和/或疲劳引起的不期望的损坏的抽油杆的移除和置换是昂贵的。进一步地，金属抽油杆杆柱的重量限制了其强度和疲劳寿命并且可能会限制甚大型地面单元能够泵送的深度。钢抽油杆杆柱的重量还可能过载并降低地面单元及其部件的寿命。整体式玻璃纤维抽油杆也已经使用了一段时间。玻璃纤维抽油杆确实带来了重量降低和抗腐蚀性，但是其具有明显的拉伸，并且由于杆柱中的瞬态压缩而易于裂开和失效。

目前的抽油杆技术包括锻钢杆，锻钢杆通常为3/4英寸直径、7/8英寸直径、1英寸直径、或1又1/8英寸直径。杆的端部成形为包括扳手位置和机加工螺纹，用以与将各个杆连结在一起的联接件对接。典型的钢抽油杆长度为25英尺和30英尺。分段式抽油杆的杆柱连接在地面处的竖直提升式泵单元与油井底部处或油井底部附近的井下泵之间。通常称为“短抽油杆(Pony Rods)”的较短杆用于精细调整抽油杆杆柱的总长度和井下泵的位置。沉锚钻杆(更大直径的重杆)在井的底部使用，以加重用于下行冲程的整个杆柱。抽油杆在管道(其通常为钢并且悬置于井孔或壳体中)中上下往复运动。没有油井是完全笔直的。钢抽油杆的刚度大并且在油井不笔直的情况下经常导致在油井壳体的内部产生过量磨损。另外，由泵送诱发的杆柱挠曲引起金属疲劳，这可能会导致抽油杆失效。高度腐蚀的环境恶化了杆失效的频率。

已经开发了整体式玻璃纤维抽油杆。玻璃纤维抽油杆具有钢端配件，所述钢端配件结合在整体式玻璃纤维抽油杆的每个端部的外表面上。玻璃纤维抽油杆的直径通常大于钢抽油杆的直径。玻璃纤维抽油杆具有比钢或碳纤维更低的拉伸模量，因此展现出比钢或碳纤维更大的拉伸。玻璃纤维抽油杆比钢轻，但是已知晓，如果在泵送循环期间遭受到任何压缩负载，其将经受过早失效。

被拉挤成型为整体式钻杆并满足抽油杆特定要求的碳纤维复合材料抽油杆也将不具有吸引力，原因在于它将经受类似于玻璃纤维的压缩失效，并且由于它只是胶合在整体式抽油杆的外部上而不是嵌入到大部分纤维中，它难以使末端配件匹配碳纤维复合材料中间段的潜在强度。

连续长度的钢抽油杆也用在小型但比例增大的油井中。连续长度的钢抽油杆要求大直径的芯轴和专门的处理技术。连续的钢抽油杆由于重量、运输和处理问题受限于能够实际使用的长度。连续长度的钢抽油杆较重、被锈蚀并遭受疲劳失效。

因此，将期望提供一种抽油杆组件，所述抽油杆组件能够满足或优于所有操作要求并且提供显著的重量降低、完全耐腐蚀、更深的泵送能力、较少的维护、更长的寿命和提高的总体产油经济性，从而具有比先前的抽油杆更好的泵送性能和工作寿命。

发明内容

本发明通过提供一种改进的用于在井下竖直提升式采油中使用的抽油杆组件来解决前述缺陷。

本发明的抽油杆组件包括多个平行的复合材料增强元件(这里称为“束股”)用以制成轻质、抗腐蚀和抗疲劳的抽油杆组件。优选地，束股由碳纤维制成，并且将主要被描述为采用碳纤维。然而，其它复合材料也可以采用，并且本发明不旨在局限于碳纤维。

在优选实施例中，抽油杆组件由通过拉挤成型工艺或其变形制造的碳纤维制成，其中，高强度的纤维被牵引通过树脂浴以浸渍纤维，然后被牵引通过加热的模具和烤箱而将束股成形、加强并固化成大体圆形或多边形(比如六边形或八边形)的横截面。碳纤维是用于抽油杆组件的优选材料，但是也可以使用玻璃纤维或其它高强度纤维，只要它们适于满足用于抽油杆组件应用的强度和刚度要求。应该针对拉伸强度、刚度、耐久性和处理对束股的纤维含量进行优化。另外，构成抽油杆组件的多个束股应该是笔直的并且长度相等，以便最大化抽油杆组件的总体强度。

在优选实施例中，聚合物基体中的高强度碳纤维被平行地捆扎在一起以形成细长杆。此外，通过改变束股的数量允许适应抽油杆组件和抽油杆杆柱的机械性能。较大捆束的束股被用于油井顶部处(靠近地面)的抽油杆，因为上抽油杆必须承载整个抽油杆杆柱的重量。较小捆束的束股用于靠近油井底部处的抽油杆，因为拉伸应力较低，不过必须也要考虑所提升的油的重量。整个抽油杆杆柱构造成满足强度和纵向刚度要求并且优化泵送效率。这种构造的碳纤维抽油杆组件已经被证实为在保持相当的强度时，只有钢抽油杆的重量的约五分之一。结果，本发明的抽油杆组件将具有比传统的钢或整体式玻璃纤维抽油杆以及连续长度的钢抽油杆更有利的泵送性能和工作寿命。

抽油杆组件在杆的一个端部处并且优选在杆的两个端部处包括末端配件。优选地，末端配件由金属(比如高碳钢)制成。然而，可以采用其它金属或材料。每个末端配件具有近端、远端、和中央空腔，所述中央空腔延伸至末端配件的近端以形成用于将细长杆接收到中央空腔中的近侧开口。中央空腔从末端配件的近端朝末端配件的远端向外扩张。在优选实施例中，末端配件的中央空腔从末端配件的近侧开口延伸至末端配件的远端，以形成远侧开口。远侧开口可以包括用于固定至阳螺纹构件的阴螺纹。

细长杆的多个束股在末端配件内展开并且利用聚合物树脂或陶瓷材料包封，所述聚合物树脂或陶瓷材料在末端配件的中央空腔中硬化，以形成渐缩楔子，所述楔子将末端配件保持在多个束股上的适当位置。末端聚合物或陶瓷楔子通过将材料注射到注射端口中而浇注，所述注射端口突出穿过末端配件的侧部。当注射到注射端口中时，材料填充束股周围的空间。设置排出口以允许空气从中央空腔排出并提供渐缩空腔被适当地填充材料的视觉保证。

渐缩空腔优选为圆锥形的，并且利用聚合物材料注射或填充，所述聚合物材料粘附至束股，以在末端配件内形成机械圆锥形楔子。用于末端楔子的聚合物材料可以是环氧树脂、酚醛树脂或满足性能要求的其它热固性树脂。对于极深井来说，耐热陶瓷材料可以用于末端楔子。用于组装碳纤维抽油杆组件的优选方法是将聚合物或陶瓷材料直接注射到末端配件中。优选地，末端配件中的两个端口被用于楔子材料注射。一个端口是注射端口，用以将聚合物或陶瓷注射到配件中。另一端口是排出孔，其提供了暂时的排气以及用以显示粘性树脂已经填充渐缩空腔的视窗。优选地，聚合物或陶瓷楔子材料在末端配件平放在水平位置中时被注射到末端配件中。

优选地，至少一个散布板定位在末端配件的空腔中。散布板优选为平面的且大体圆形的，以便限定中心轴线。优选地，散布板以散布板的中心轴线与末端配件的空腔的中心轴线重合的方式定位在空腔中。优选地，散布板的直径稍小于中央空腔内散布板位置处的末端配件的空腔的直径。散布板具有多个孔，所述孔接收杆的束股，以便与束股进入末端配件的近侧开口的位置相比沿着加宽的取向展开所述束股。

优选地，散布板由两个或多个块部构成，其中每个块部包括接合边缘，其用于接合毗邻块部的接合边缘。优选地，仅通过杆的束股迫使块部径向一起彼此接合来使这些块部保持在一起，以形成单个散布板。还优选地，散布板的块部的接合边缘包括一个或多个凹部，用于接合形成在毗邻块部的接合边缘中的凹部，使得毗邻块部的毗邻凹部形成接收束股的孔。在优选实施例中，散布板的块部还包括外周边缘，所述块部在所述外周边缘处不接合毗邻块部，比如散布板的外周在外周边缘处不与末端配件的空腔壁相邻。优选的是，每个块部的外周边缘包括一个或多个凹部，用于与束股穿过末端配件的近侧开口的位置相比沿着加宽的取向接收并展开一个或多个束股。

在替代实施例中，环形间隔件施加在束股的端部上，以在聚合物被注射到配件中并固化时将束股保持在末端配件内的展开构造中。对于该实施例，优选的是，环形间隔件在大约相同的位置处纵向定位在束股上以便彼此接合。可替代地，环形间隔件可以纵向定位在不同的位置处，以便接合毗邻束股。

抽油杆组件包括用于连接至其它抽油杆组件或其它装置的连接构件。优选地，连接构件具有阳螺纹端部，其固定至末端配件的阴螺纹。优选地，连接构件充分地突出到空腔中，使得连接构件接合渐缩楔子，以将楔子置于压缩状态。该构造导致在渐缩楔子上施加一预加载荷，这提高了其处理循环拉伸和压缩载荷的能力。

用以将楔子压缩在末端配件内的优选方法是将聚合物或陶瓷材料注射到末端中，其中螺纹连接构件从其最终(未被完全扭转)位置稍微后退。在楔子固化后，螺纹连接构件完全旋拧就位并被适当扭转。另一选择是在将聚合物或陶瓷楔子注射到配件中时使用伪连接构件。该伪连接构件可以稍微短于最终的连接构件，由此在安装最终的连接构件时对楔子施加压缩载荷。

优选将最小数量的束股捆扎在一起，以形成一定长度的复合材料抽油杆组件。多个平行的束股可以利用复合材料或聚合物材料的包封层完全地外包裹，所述包封层将捆束保持在一起并提供耐磨覆盖物。外包裹物还可以递增地间隔开以将捆束保持在一起，从而增大抽油杆组件的总体刚度并且提供用于压缩载荷的适合阻尼。束股的捆束优选利用复合材料包裹物保持在一起，所述复合材料包裹物足够递增地间隔开以将杆的捆束保持在一起，但是允许它们在杆经受压缩载荷的情况下在包裹物之间挠曲。递增的复合材料包裹物的间距和长度能够被用于适应整体碳复合材料抽油杆组件的压缩刚度。

多个平行的束股优选地被捆扎在大致多边形或圆形的包装中，因此抽油杆组件能够在井管中渐进地转动，就好像为防止一个点的磨损而通常所做的那样。还有必要将束股在一个束股与另一束股不交叉的情况下均匀地展开在末端中。

在复合材料抽油杆组件被组装之后，磨损引导件和刮蜡器可以沿着复合材料抽油杆组件的长度安装。磨损引导件通常仅用于在油井的偏斜部分中延伸的抽油杆上。优选的方法是将纤维填充复合材料磨损引导件直接模制到束股的捆束上。这能够通过注塑模制相对较厚的三维纤维垫(其包裹在束股捆束的周围)来实现。两件式模具被夹持在包封的纤维形式周围。热固性环氧树脂被注射到模具中并流过多孔纺制聚酯材料。当固化时，移除模具。浸渍有环氧树脂的三维纺制聚酯垫形成耐磨损复合材料，其特别适用于永久地结合在抽油杆上的应用。有利地，磨损引导件还能够起到递增地间隔开以提供期望的压缩阻尼和杆刚度的包裹物的功能，如上所述。优选的方法是将复合材料引导件模制在递增地间隔开的带上，以便保持期望的带间距。

在另一实施例中，编织玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维布带能够利用树脂盘绕地包裹在碳纤维杆的捆束周围，使得它既起磨损带的功能，又起将多个杆保持在一起的捆扎功能。

本发明的其它特征和优势在本领域技术人员参照附图阅读下面的详细描述之后将变得显而易见。

附图说明

图1是本发明的复合材料抽油杆组件的分解透视图；

图2是本发明的复合材料抽油杆组件的侧剖视图；

图3是本发明的复合材料抽油杆组件的分解剖视图；

图4是示出了第一空腔构造的本发明的复合材料抽油杆组件的侧剖视图；

图5是示出了第二空腔构造的本发明的复合材料抽油杆组件的侧剖视图；

图6是示出了第三空腔构造的本发明的复合材料抽油杆组件的侧剖视图；

图7是示出了将树脂注射到空腔中的本发明的复合材料抽油杆组件的侧剖视图；

图8是本发明的散布板的分解透视图；

图9是本发明的散布板的透视图；

图10是本发明的第一散布板的俯视图；

图11是本发明的第二散布板的俯视图；

图12是本发明的第三散布板的俯视图；

图13是本发明的第四散布板的俯视图；和

图14是包括磨损引导件的本发明的抽油杆组件的侧视图。

具体实施方式

尽管本发明容许有各种形式的实施例(如附图所示)，但是下面将描述本发明的当前优选实施例，条件是本公开将被考虑为本发明的示例，其不旨在将本发明限制在示出的具体实施例中。

参照附图，抽油杆组件10包括形成细长杆15的多个束股20。抽油杆组件10还包括具有中央空腔33的末端配件30、散布板22、和连接构件45。多个抽油杆组件连接在一起以形成抽油杆杆柱11，用以将竖直提升式地面装置连接至井下泵单元。

如图1-14所示，复合材料抽油杆组件10包括多个大体圆形的束股20，所述束股被捆扎在一起以形成细长杆15。复合材料抽油杆组件15的拉伸强度和刚度由用于各个束股20的复合材料、束股20的尺寸、和捆扎在一起以制成细长杆15的束股20的数量决定。在优选实施例中，碳复合材料抽油杆束股20通过拉挤成型工艺或其变形制造，其中，高强度的纤维被牵引通过树脂浴以浸渍纤维，然后通过加热的模具和烤箱以将束股20成形、加强并固化成大体圆形的杆或类似的形状(比如六边形或八边形)。碳纤维是用于平行的所述多个束股20的优选材料，但是也可以使用玻璃纤维或其它高强度的纤维，只要它们适应于满足用于抽油杆组件应用的强度要求和刚度要求。

束股20中的聚合物基体可以是环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、氰尿酸酯、苯甲酰氧基苯(benzoxyzene)、酚醛树脂或其它适合的热固性树脂。热塑性聚合物基体(如PEI、PEEK、PPS或其它适合的聚合物)还可以通过改变拉挤成型工艺而使用，以将聚合物和纤维基体加热、硬化和成形、以及冷却成可用的复合材料束股。应该针对拉伸强度、刚度、耐久性和处理对束股20的纤维含量进行优化。束股20的理想尺寸为大致从1/8英寸的直径到3/16英寸的直径，不过也可以使用其它尺寸，并且理想尺寸可以取决于加工和组装要求。

一般来说，束股的直径越小，它能被拉挤得越快，因为树脂固化更快。厚的拉挤横截面固化慢。另外，在束股具有小直径而非大直径时，更大数量的束股能够同时被拉挤成形。当抽油杆由多个束股而非整体式杆制成时，典型抽油杆的横截面面积可以以大致十倍于吞吐速度被拉挤成型，这降低了生产成本。即使具有另外的步骤以切割和捆扎束股，但是由多个束股制成的碳纤维复合材料抽油杆的总体生产成本也基本小于同等整体式的情况。然而，还需要束股的横截面足够大，以便易于处理并笔直地放在用于组装抽油杆的工具中。因此，构成杆15的多个束股20应该是笔直的并且长度相等，以便最大化杆15的总体强度。如果捆束中的一个束股比其它束股短，则短的那个束股比其它束股负载大，将在拉伸载荷条件下过早失效。经验表明，束股20的直径优选为大约1/8英寸或更大，使之刚性足够大以组装到典型的组装工具中，所述组装工具保持相等长度和笔直度的束股20而不用预拉伸束股的方法。不像现有的制造工艺，在组装期间束股20不需要拉伸，因为这将耗时且昂贵。

优选将最小数量的束股20捆扎在一起，以形成一定长度的细长杆15。如图14所示，束股20的捆束优选利用复合材料包裹物50保持在一起，复合材料包裹物足够递增地间隔开以将杆的捆束保持在一起，但是允许它们在杆经受压缩载荷的情况下在包裹物50之间挠曲。递增的复合材料包裹物50的间距和长度可以用于适应整个碳复合材料抽油杆50的压缩刚度。经验表明，为了提供压缩阻尼而又使杆的总体刚度足以用于处理，复合材料包裹物50和/或磨损引导件的间距为捆束直径的大约10-30倍是理想的。甚至更优选地，复合材料包裹物50和/或磨损引导件(在下文描述)以捆束直径的15-25倍间隔开，包裹物之间的优选距离为捆束直径的大约20倍。

多个平行的束股20优选被捆扎在大体多边形或圆形的包装中，因此抽油杆组件10能够在井壳体中渐进地旋转，就像为防止在一个点上的磨损通常所做的那样。应当注意，碳纤维抽油杆组件10的直径显著小于其等同的钢抽油杆组件。例如，替换1又1/8英寸直径的钢抽油杆的等同的碳纤维抽油杆组件10仅为1英寸的直径。

抽油杆组件的末端配件30可以固定在抽油杆组件10的一端或两端处。末端配件优选由金属制成，更优选地由高碳钢制成。可以使用包含碳纤维的其它材料。但是，它们不是优选的。每个末端配件30具有近端31和远端32。空腔33从末端配件的近端延伸末端配件的长度到其远端，以便形成近侧开口35和远侧开口36。空腔33具有渐缩构造，以致在其近侧开口35处具有比朝着其远端更小的直径。在优选实施例中，中央空腔具有朝向末端配件的近端31的圆锥形段37和朝向末端配件的远端32的大体圆柱形段38。空腔的近侧开口35的尺寸设计成接收细长杆15的一端及其各个束股20。优选地，空腔的远侧开口36包括用于固定至阳螺纹构件的阴螺纹41。

为了将束股20锁定到末端配件的空腔33中，束股向外展开，以致具有比末端配件的近侧开口35大的直径。为了将束股20保持在展开的状态中，抽油杆组件10包括散布板22，散布板设置在末端配件的空腔33中。散布板优选为平面的且大体圆形的，以致限定中心轴线。另外，散布板22具有用于接收杆的束股20的多个孔23，以便与束股进入末端配件的近侧开口35的位置相比沿着加宽的取向展开束股。为了将散布板定位在末端配件的中央空腔中，散布板的直径稍微小于在散布板已经定位在空腔33内时配件空腔33的直径。另外，优选地，散布板的中心轴线与空腔的中心轴线重合。如本领域技术人员将理解的那样，散布板的直径优选在定位在空腔的圆锥形段37中时将比在散布板22定位在空腔的圆柱形段38中时小。

如图8-13所示，散布板22由两个或更多个块部24构成，其中，块部可以布置成彼此毗邻以形成单个散布板22。每个散布板块部24包括接合边缘25，每个散布板块部在接合边缘处接合毗邻块部24的接合边缘。优选地，这些接合边缘25包括凹部27，其与形成在毗邻块部中的凹部对齐和毗邻，以形成用于接收杆的束股20的孔23。另外，散布板块部24还包括外周边缘26，在外周边缘处块部不接合散布板的毗邻块部24。优选的是，这些外周边缘还包括尺寸设计成用于接收杆的束股20的凹部27。如图2和3所示，外周边缘的凹部中的束股由末端配件的空腔侧壁约束。外周边缘的凹部27还以与束股穿过末端配件的近侧开口25的位置相比沿着加宽的取向保持束股20。抽油杆组件10可以包括任何数量的散布板，以便保持束股20适当地对齐和定位，防止细长杆15从末端配件30撤回。例如，图5示出了具有两个散布板22的抽油杆组件10。

在替代实施例中，抽油杆组件包括多个环形间隔件，其中，环形间隔件应用在每个束股的端部上，以将束股保持在展开的构造中。对于该实施例来说，环形间隔件可以在大致相同的位置处纵向定位在束股上，使得每个环形间隔件的外周接合毗邻间隔件的外周。可替代地，环形间隔件可以在不同的位置处纵向定位，使得环形间隔件的外周接合毗邻束股。

如图5和6所示，末端配件的渐缩空腔33可以包括圆锥形段37和圆柱形段38。如果期望最小化末端配件30的尺寸，则空腔的圆锥形段37的长度在保持总体空腔长度的情况下可以更短。更特别地，缩短圆锥形段37的长度同时保持空腔33的总长度使得能够保持将杆15固定到末端配件30的楔入效应，因此在配件的尺寸被约束时能够保持楔子21至杆15的总体粘附剪切强度。例如，图7示出了其中圆锥形部分37比圆柱形部分38短的末端配件。相反地，图6示出了其中圆锥形部分37比图5所示的圆锥形部分长的末端配件。

末端配件的空腔30(如图7所示)优选地被注射或填充有聚合物材料，所述聚合物材料粘附至束股20并且在末端配件30内形成机械渐缩楔子21。用于楔子21的聚合物材料可以是环氧树脂、酚醛树脂或满足性能要求的其它热固性树脂。对于极深井来说，可以在末端圆锥体中使用耐热陶瓷材料。与传统的封闭式(potted)钢丝绳末端(其中，树脂或熔融金属被倾注到末端的开口端中)相比，用于组装碳纤维抽油杆10的优选方法是将聚合物或陶瓷树脂材料直接注射到末端配件30中。优选地，注射端口39和排出端口40用于树脂材料的注射。提供注射端口39以将聚合物或陶瓷树脂注射到配件30中。排出端口提供暂时的通风，并且提供视窗以显示粘合剂已经填充空腔30。优选地，聚合物或陶瓷材料在末端配件30平放在水平位置时被注射到注射端口39中。重要的是在树脂材料被注射到末端配件的注射端口39中之前，在水平位置中(其中多个束股20被大体笔直地支撑)以及在期望的捆扎构造中(其中末端配件30适当对准)组装复合材料抽油杆10。还重要的是，适当并一致地构造束股20的展开取向。

如图3-7所示，在优选实施例中，抽油杆组件10包括螺纹连接构件45，以与将杆连接至杆以形成抽油杆杆柱的标准抽油杆联接件对接。在另一实施例中，螺纹连接构件45可以仅应用于抽油杆10的一端，并且没有螺纹连接构件被固定至另一端。这使得一个抽油杆10能够在不需要使用传统的抽油杆联接件的情况下被联接至另一个抽油杆。相反，一个抽油杆组件10的连接构件45旋拧进另一抽油杆组件10的阴螺纹开口36中。

另外，在优选实施例中，期望的是利用连接构件45的阳螺纹部分压缩硬化的树脂楔子21，阳螺纹部分作为使楔子21在末端配件30中牢固地保持就位的构件，特别是在预期抽油杆组件将经受压缩载荷时。将楔子21压缩在末端配件30中的优选方法是将聚合物或陶瓷树脂注射末端配件30中，其中，螺纹连接构件45从其最终位置稍微后退例如约1/8至1/2转，或者不完全扭转。结果，楔子21将被原位模制在末端配件30中。在楔子21固化后，螺纹连接构件45被完全螺旋就位并适当扭转。该方法导致将预先载荷施加在楔子21上，这提高了它处理循环拉伸和压缩载荷的能力。另一种选择是在将聚合物或陶瓷楔子注射到末端配件30中时使用伪连接构件(未示出)。该伪连接构件可以稍微短于最终的连接构件45，因此在安装最终的连接构件45时在楔子21上施加了压缩载荷。

如图14所示，磨损引导件50和/或刮蜡器可以沿着复合材料抽油杆组件10的长度安装。磨损引导件50通常仅用于在油井的偏斜部分中延伸的抽油杆上。传统的磨损引导件由热塑性聚合物制成，并且在适当位置预模制和卡合，或者直接注射模制在钢抽油杆上。传统的磨损引导件通常在操作期间不保持就位。

对于本发明的优选抽油杆10来说，纤维填充复合材料磨损引导件50被直接模制在束股20的捆束上。这能够通过浸渍模制相对较厚的三维纤维垫(其包裹在束股捆束的周围)来实现。在优选示例中，纤维形式是由3M制造的1/4至3/8英寸厚的耐磨损纺制聚酯垫。在一个示例中，1/4英寸厚的纺制聚合物垫的3至4英寸宽×9至12英寸长的条带在期望用于磨损引导件50的位置处被包裹在抽油杆组件10的多个束股20周围。两件式模具被夹持在包裹的纤维形式周围。热固性环氧树脂通过注射端口被注射到模具中，以流过多孔纺制聚酯材料。当固化时，移除模具。浸渍有环氧树脂的三维纺制聚酯垫形成耐磨复合材料，其特别适用于永久地结合在抽油杆组件10上的应用。有利地，如图14所示，磨损引导件50还能够起递增间隔开以提供期望的压缩阻尼和杆刚度的包裹物的作用，如上所述。在另一实施例中，编织玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维布带可以利用树脂盘绕地包裹在碳纤维杆的捆束周围，使得它既起磨损引导件的功能又起将多个杆保持在一起的绑带功能。

尽管已经示出和描述了本发明的几个特定形式，但是将显而易见的是可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改。因此，除了所附权利要求之外，不旨在限制本发明。已经用这些术语描述了本发明，以使得本领域技术人员能够理解本发明、重塑本发明并且实施本发明，并且我们要求保护目前已经认定的本发明的当前优选实施例。

Claims (14)

1.一种用于地下井的复合材料抽油杆组件，包括：

多个束股，其形成具有第一端部和第二端部的细长杆；

至少一个末端配件，其具有近端和远端，所述末端配件具有中央空腔，所述中央空腔延伸至所述末端配件的近端，以形成用于将所述细长杆接收到所述中央空腔中的近侧开口，所述中央空腔是渐缩的，其从所述末端配件的近端朝所述末端配件的远端向外扩张；

定位在所述中央空腔中的第一散布板，所述第一散布板具有接收所述多个束股的多个孔，以致与所述束股穿过所述末端配件的近侧开口的位置相比沿着加宽的取向展开所述束股；和

位于所述中央空腔内的硬化材料，所述硬化材料粘附至所述束股并且将所述束股保持在展开状态，以便形成防止所述细长杆从所述末端配件的近侧开口中撤回的塞。

2.如权利要求1所述的用于地下井的复合材料抽油杆组件，还包括：

具有阳螺纹端部的连接构件；

所述中央空腔延伸至所述末端配件的远端以形成远侧开口，所述远侧开口包括阴螺纹；

所述连接构件的阳螺纹端部能够螺旋地接合所述中央空腔的远侧开口的阴螺纹，所述连接构件突出到所述远侧开口中，并充分进入到所述空腔中使得所述连接构件接合所述硬化材料，以将所述硬化材料置于压缩状态。

3.如权利要求1所述的用于地下井的复合材料抽油杆组件，其中，所述第一散布板由两个或更多个块部构成，其中每个块部包括接合边缘，用于接合毗邻块部的接合边缘。

4.如权利要求1所述的用于地下井的复合材料抽油杆组件，其中，所述第一散布板由三个块部构成，其中每个块部包括接合边缘，用于接合毗邻块部的接合边缘。

5.如权利要求3所述的用于地下井的复合材料抽油杆组件，其中，所述接合边缘包括一个或多个凹部，用于接合形成在毗邻块部的接合边缘中的凹部，使得毗邻块部的所述凹部形成接收所述多个束股的一个或多个孔。

6.如权利要求3所述的用于地下井的复合材料抽油杆组件，其中，所述第一散布板的每个块部包括外周边缘，所述块部在所述外周边缘处不接合毗邻块部，并且所述外周边缘包括用于接收一个或多个束股的一个或多个凹部，以致与所述束股穿过所述末端配件的近侧开口的位置相比沿着加宽的取向展开所述束股。

7.如权利要求6所述的用于地下井的复合材料抽油杆组件，还包括：

具有阳螺纹端部的连接构件；

所述中央空腔延伸至所述末端配件的远端以形成远侧开口，所述远侧开口包括阴螺纹；

所述连接构件的阳螺纹端部能够螺旋地接合所述中央空腔的远侧开口的阴螺纹，所述连接构件突出到所述远侧开口中，并充分进入到所述中央空腔中使得所述连接构件接合所述硬化材料，以将所述硬化材料置于压缩状态。

8.如权利要求1所述的用于地下井的复合材料抽油杆组件，还包括：

定位在所述中央空腔中的第二散布板，所述第二散布板具有接收所述多个束股的多个孔，以致与所述束股穿过所述末端配件的近侧开口的位置相比沿着加宽的取向展开所述束股。

9.如权利要求8所述的用于地下井的复合材料抽油杆组件，其中，所述第二散布板由两个或更多个块部构成，其中每个块部包括接合边缘，用于接合毗邻块部的接合边缘。

10.如权利要求8所述的用于地下井的复合材料抽油杆组件，其中，所述第二散布板由三个块部构成，其中每个块部包括接合边缘，用于接合毗邻块部的接合边缘。

11.如权利要求9所述的用于地下井的复合材料抽油杆组件，其中，所述接合边缘包括一个或多个凹部，用于接合形成在毗邻块部的所述接合边缘中的凹部，使得毗邻块部的所述凹部形成接收所述多个束股的一个或多个孔。

12.如权利要求9所述的用于地下井的复合材料抽油杆组件，其中，所述第二散布板的每个块部包括外周边缘，所述块部在所述外周边缘处不接合毗邻块部，并且所述外周边缘包括用于接收一个或多个束股的一个或多个凹部，以致与所述束股穿过所述末端配件的近侧开口的位置相比沿着加宽的取向展开所述束股。

13.如权利要求12所述的用于地下井的复合材料抽油杆组件，还包括：

具有阳螺纹端部的连接构件；

所述中央空腔延伸至所述末端配件的远端以形成远侧开口，所述远侧开口包括阴螺纹；

所述连接构件的阳螺纹端部能够螺旋地接合所述中央空腔的远侧开口的阴螺纹，所述连接构件突出到所述远侧开口中，并充分进入到所述中央空腔中使得所述连接构件接合所述硬化材料，以将所述硬化材料置于压缩状态。

14.一种用于地下井的复合材料抽油杆组件，包括：

多个束股，其形成具有第一端部和第二端部的细长杆；

至少一个末端配件，其具有近端和远端，所述末端配件具有中央空腔，所述中央空腔延伸至所述末端配件的近端，以形成用于将所述细长杆接收到所述中央空腔中的近侧开口，所述中央空腔是渐缩的，其从所述末端配件的近端朝所述末端配件的远端向外扩张，所述中央空腔延伸至所述末端配件的远端以形成远侧开口，所述远侧开口包括阴螺纹；

定位在所述中央空腔中的第一散布板，所述第一散布板具有接收所述多个束股的多个孔，以致与所述束股穿过所述末端配件的近侧开口的位置相比沿着加宽的取向展开所述束股，所述第一散布板由两个或更多个块部构成，其中每个块部包括接合边缘，用于接合毗邻块部的接合边缘，所述接合边缘包括一个或多个凹部，用于接合形成在毗邻块部的所述接合边缘中的凹部，使得毗邻块部的所述凹部形成接收所述多个束股的一个或多个孔，所述第一散布板的块部还包括外周边缘，所述块部在所述外周边缘处不接合毗邻块部，并且所述外周边缘包括用于接收一个或多个束股的一个或多个凹部，以致与所述束股穿过所述末端配件的近侧开口的位置相比沿着加宽的取向展开所述束股；

位于所述中央空腔内的硬化材料，所述硬化材料粘附至所述束股并且将所述束股保持在展开状态，以便形成防止所述细长杆从所述末端配件的近侧开口中撤回的塞；

具有阳螺纹端部的连接构件，所述连接构件的阳螺纹端部能够螺旋地接合所述中央空腔的远侧开口的阴螺纹，所述连接构件突出到所述远侧开口中，并充分进入到所述中央空腔中使得所述连接构件接合所述硬化材料，以将所述硬化材料置于压缩状态。