CN108952590B - 碳纤维连续抽油杆的作业配套工具及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维连续抽油杆的作业配套工具及施工方法，该工具包括：自下而上依次连接的：下法兰、变径接箍、一级防喷总成、连接短接、二级防喷总成、上法兰、辅助工具法兰、辅助工具导轨；一级防喷总成设置有第一防喷基体四通，该四通的下端与变径接箍相连接，其上端与连接短接相连接，其左端和右端分别设置有能与碳纤维连续抽油杆相配合柔性密封单元；二级防喷总成设置有第二防喷基体四通，该四通的下端与连接短接相连接，其上端与上法兰相连接，其左端和右端设置有剪切密封装置；辅助工具导轨设置有具有预定弧度的轨道，其一端与辅助工具法兰相连接，另一端设置有支撑杆。本发明能够实现碳纤维连续抽油杆的安全可靠作业。

Description

碳纤维连续抽油杆的作业配套工具及施工方法

技术领域

本发明涉及油田安全技术领域，特别涉及一种碳纤维连续抽油杆的作业配套工具及施工方法。

背景技术

在油田开发的过程中，随着开发的不断深入，井内含水率上升，深井、超深井的数量越来越多。对于这些深井(深度为4500米至6000米的井)或超深井(深度为6000米以上的井)，地层压力下降很快，假如依靠注水等方式补充地层能量已经无法得到进一步开采，需要不断加深泵挂来满足生产需要。然而，常规的有杆泵举升时具有如下局限性：

(1)地面投入增大，能耗高：

现有的抽油杆为钢制抽油杆，其自重占悬点载荷的60％-80％，因此，目前的深井需配套大机型、大功率电机，投入大，能耗高。

(2)下泵深度受限，提液困难：

现有的抽油杆为钢制抽油杆，其受自身强度限制只能下至预定深度，例如：采用Φ44泵最大下深2200m。

(3)泵挂加深，偏磨加剧。

当泵挂加深后，抽油杆的长度加长，抽油杆对中性变差，从而会加剧抽油杆的偏磨问题，导致抽油杆的寿命缩短。整体而言，现有技术中普通的抽油杆及其配套技术无法满足深井或超深井的使用需求。因此，非常有必要提供一种新的抽油杆及其配套技术，能够满足深井或超深井的使用需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳纤维连续抽油杆及其作业配套工具及施工方法，能够至少克服现有技术中的一种缺陷，较佳地满足深井或超深井的使用需求。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种碳纤维连续抽油杆的作业配套工具，其包括自下而上依次连接的：下法兰、变径接箍、一级防喷总成、连接短接、二级防喷总成、上法兰、辅助工具法兰、辅助工具导轨；其中，

所述一级防喷总成设置有第一防喷基体四通，所述第一防喷基体四通的下端与所述变径接箍相连接，其上端与所述连接短接相连接，其左端和右端分别设置有柔性密封单元；所述柔性密封单元具有与碳纤维连续抽油杆相配合的卡合部；

所述二级防喷总成设置有第二防喷基体四通，所述第二防喷基体四通的下端与所述连接短接相连接，其上端与所述上法兰相连接，其左端和右端设置有剪切密封装置；

所述辅助工具导轨设置有具有预定弧度的轨道，其一端与所述辅助工具法兰相连接，另一端设置有支撑杆，当碳纤维连续抽油杆穿设过所述辅助工具导轨后，能够保持对中下入井中。

在一个优选的实施方式中，所述支撑杆的一端与所述辅助工具导轨相接触，另一端能固定在地面上，所述支撑杆与地面角度大于或等于45度。

在一个优选的实施方式中，所述柔性密封单元具有相对内侧和外侧，其中，所述卡合部为所述柔性密封单元内侧设置的半圆弧型凹槽，所述凹槽的尺寸与所述碳纤维连续抽油杆的外径相同。

在一个优选的实施方式中，所述柔性密封单元的外侧依次设置有第一万向节和第一防喷推杆，所述第一防喷推杆外设置有与所述第一防喷基体四通相配合的第一变径短接和第一防喷壳体，所述第一防喷壳体与所述第一防喷推杆之间还设置有第一密封胶圈。

在一个优选的实施方式中，所述第一防喷推杆与所述第一防喷基体四通之间设置有第一扶正体。

在一个优选的实施方式中，所述剪切密封装置具有相对的第一剪切部和第二剪切部分别设置在所述第二防喷基体四通的左端和右端，当所述第一剪切部和第二剪切部相向运动时，能向所述碳纤维连续抽油杆施加剪切力。

在一个优选的实施方式中，所述二级防喷总成还包括：调节所述第一剪切部、第二剪切部水平位移的第二万向节和第二防喷推杆，所述第二防喷推杆外设置有与所述第二防喷基体四通相配合的第二变径短接和第二防喷壳体，所述第二防喷壳体与所述第二防喷推杆之间还设置有第二密封胶圈。

在一个优选的实施方式中，所述第二防喷推杆与所述第二防喷基体四通之间设置有第二扶正体。

在一个优选的实施方式中，所述碳纤维连续抽油杆包括：下端与柱塞连接的配重杆，下端能通过快速接头与所述配重杆相连接的碳纤维杆；所述碳纤维连续抽油杆的作业配套工具还包括抽油杆尺寸校核模块，所述抽油杆尺寸校核模块能执行以下步骤：

根据第一关系式初步确定所述配重杆的长度，所述第一关系式为：

L_sb＝KP_w/A_wρ_rg (1)

第一关系式中，

A_w：为配重杆横截面积，单位为平方米；为已知量；

ρ_r：为配重杆的密度，千克/立方米；为已知量；

K：为配重杆安全附加系数，选取范围为1-10；

P_w：为抽油杆底部所受的总下行阻力；单位为牛顿；为计算后的已知量；

根据第二关系式和第三关系式确定悬点最大载荷和最小载荷，所述第二关系式为：

所述第三关系式为：

所述第二关系式和第三关系式中，

W_rf：为抽油杆在液体中的重力，N；

P_L：为液柱载荷，单位为牛顿，为已知量；

E：为复合杆柱的弹性模量，无单位；

v：为应力波在抽油杆中的传播速度，米/秒；

Sn：为冲程*冲次；

φ_c：为初期变形曲柄转角，为计算后的已知量；

D_p：为泵管深度，单位为米，为已知量；

ψ：为变形分布系数，为计算后的已知量；

C：下冲程动载荷修正系数；

根据第四关系式校核抽油杆的疲劳强度，所述第四关系式为：

所述第四关系式中，

P_mh,max为悬点最大载荷；

P_mh,min为悬点最小载荷；

T：为抽油杆抗拉强度，单位为帕斯卡，通过查表获得；

A_rJ：校核点处抽油杆横截面面积，为计算后的已知量；

SF：古德曼使用系数；

当所述抽油杆的疲劳强度满足条件时，当前的配重杆长度为最终的长度。

在一个优选的实施方式中，当所述抽油杆的疲劳强度不满足条件时，抽油杆尺寸校核模块调节所述配重杆的安全附加系数，重复校核，直至满足条件为止。

一种利用上述碳纤维连续抽油杆的作业配套工具的施工方法，包括：

将泵筒随油管下入井中，在柱塞上连接预设尺寸的配重杆；并通过快速接头将碳纤维杆与所述配重杆相连接形成预设尺寸的复合杆柱；

按设计长度下入所述复合杆柱；调整防冲距，截断多余的碳纤维抽油杆；

将所述碳纤维杆与光杆用快速接头连接，启动抽油泵进行起抽。

本发明的特点和优点是：对于柔性的碳纤维连续抽油杆，作业机在一侧，须有辅助工具配合施工。本申请提供一种碳纤维连续抽油杆的作业配套工具，其在井口设置辅助工具导轨，保证碳纤维连续杆对中下入，同时在井口增设一级防喷总成和二级防喷总成，防止施工过程中出现的溢流及井喷事故。整体上，本申请中所提供的碳纤维连续抽油杆的作业配套工具，不仅能够保证碳纤维连续抽油杆的顺利下入，同时能够保证其具有较佳的对中性，从而降低抽油杆的偏磨程度，延长抽油杆的使用寿命；此外通过设置一级防喷总成和二级防喷总成能够保证施工过程的安全性和可靠性。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

图1是本申请实施方式中一种碳纤维连续抽油杆的作业配套工具施工的示意图；

图2是本申请实施方式中一种碳纤维连续抽油杆的作业配套工具的一级防喷总成结构示意图；

图3是本申请实施方式中一种碳纤维连续抽油杆的作业配套工具的柔性密封单元结构示意图；

图4是本申请实施方式中一种利用上述碳纤维连续抽油杆的作业配套工具的施工方法的步骤流程图。

附图标记说明：

1-下法兰；2-变径接箍；3-一级防喷总成；4-柔性密封单元；40-卡合部；5-第一万向节；6-第一扶正体；7-第一变径短接；8-第一扣板；9-第一密封胶圈；10-第一防喷壳体；11-第一防喷推杆；12-连接短接；13-二级防喷总成；14-剪切密封装置；15-上法兰；16；辅助工具法兰；17-辅助工具导轨；18-支撑杆；19-第一防喷基体四通。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

为了解决下泵深度受限的问题，可以采用密度较小的碳纤维复合材料制作抽油杆。碳纤维复合材料制作的抽油杆具有强度高、耐磨性好、质量轻等优点。为了保证安全作业及预防作业过程中的突发情况，研究安全可靠的配套辅助工具显得尤为重要。

当采用碳纤维连续杆作业时，作业机在一侧，且碳纤维连续杆本身为柔性杆，须有辅助工具配合施工。本发明提供一种碳纤维连续抽油杆的作业配套工具及施工方法，能够克服现有技术中的缺陷，较佳地满足深井或超深井的使用需求，保证施工时的可靠性、安全性。

请参阅图1至图2，本申请实施方式中提供一种碳纤维连续抽油杆的作业配套工具，其可以包括自下而上依次连接的：下法兰1、变径接箍2、一级防喷总成3、连接短接12、二级防喷总成13、上法兰15、辅助工具法兰16、辅助工具导轨17；其中，所述一级防喷总成3设置有第一防喷基体四通19，所述第一防喷基体四通19的下端与所述变径接箍2相连接，其上端与所述连接短接12相连接，其左端和右端分别设置有柔性密封单元4；所述柔性密封单元4具有与碳纤维连续抽油杆相配合的卡合部；所述二级防喷总成13设置有第二防喷基体四通，所述第二防喷基体四通的下端与所述连接短接12相连接，其上端与所述上法兰15相连接，其左端和右端设置有剪切密封装置14；所述辅助工具导轨17设置有具有预定弧度的轨道，其一端与所述辅助工具法兰16相连接，另一端设置有支撑杆18，当碳纤维连续抽油杆穿设过所述辅助工具导轨17后，能够保持对中下入井中。

在本实施方式中，碳纤维连续抽油杆的作业配套工具包括自下而上依次连接的：下法兰1、变径接箍2、一级防喷总成3、连接短接12、二级防喷总成13、上法兰15、辅助工具法兰16、辅助工具导轨17。其中，所述下法兰1用于和井口法兰相连接。所述一级防喷总成3和二级防喷总成13能够进行防喷保护、密封保护，防止施工过程中出现溢流、井喷等事故的发生。

具体的，所述一级防喷总成3设置有第一防喷基体四通19。所述第一防喷基体四通19整体上为四通结构，其具有相对的上端和下端，以及相对的左端和右端。所述第一防喷基体四通19的下端与所述变径接箍2相连接，其上端与所述连接短接12相连接，其左端和右端分别设置有柔性密封单元4。

请结合参阅图3，所述柔性密封单元4具有与碳纤维连续抽油杆相配合的卡合部。具体的，所述柔性密封单元4可以为具有一定厚度的块状本体。所述柔性密封单元4具有相对内侧和外侧。其中，所述卡合部40可以为所述柔性密封单元4内侧设置的半圆弧型凹槽。所述凹槽的尺寸与所述碳纤维连续抽油杆的外径相同。所述柔性密封单元4的外侧依次设置有第一万向节5和第一防喷推杆11。所述第一防喷推杆11外设置有与所述第一防喷基体四通19相配合的第一变径短接7和第一防喷壳体10。所述第一防喷壳体10与所述第一防喷推杆11之间还设置有第一密封胶圈9。所述第一密封胶圈9可以为多个，用于保证所述第一防喷推杆11与所述第一防喷壳体10之间的密封性。所述第一防喷推杆11的一端与所述第一万向节5相连接，另一端设置有旋拧部。所述旋拧部位于所述第一防喷壳体10外。

使用时，可以通过旋拧第一防喷推杆11带动第一万向节5，从而带动柔性密封单元4向内夹紧抽油杆，从而避免溢流现象发生。柔性密封单元4通过调节凹槽位置的孔径尺寸，可以实现对半径R为19/22/25连续抽油杆的夹紧密封。具体的，该柔性密封单元4材质可以为橡胶件。根据具体施工的连续抽油杆尺寸，更换相应的柔性密封单元4，如施工用R25的连续抽油杆，选择凹槽半径为25的柔性密封单元4安装在一级防喷总成3中，从而实现可靠密封。

进一步的，所述第一防喷推杆11与所述第一防喷基体四通19之间设置有第一扶正体6。所述第一扶正体6套设在所述第一防喷推杆11外，用于保证与第一防喷推杆11连接的柔性密封单元4能够沿着水平方面左右移动。

此外，为了保证所述第一变径短接7与第一防喷基体四通19之间连接的可靠性，防止两者在使用过程中发生松动，所述第一变径短接7与所第一防喷基体四通19之间还可以设置有第一扣板8。

在本实施方式中，所述二级防喷总成13的结构整体与所述一级防喷总成3的类似，区别在于所述二级防喷总成13中将剪切密封装置14替换了柔性密封装置。二级防喷总成13中的其他结构，与所述一级防喷总成3中的部件类似，其可以参照上述一级防喷总成3中的具体描述。

所述二级防喷总成13设置有第二防喷基体四通。所述第二防喷基体四通整体上为四通结构，其具有相对的上端和下端，以及相对的左端和右端。所述第二防喷基体四通的下端与所述连接短接12相连接，其上端与所述上法兰15相连接，其左端和右端设置有剪切密封装置14。具体的，所述剪切密封装置14具有相对的第一剪切部和第二剪切部，其分别设置在所述第二防喷基体四通的左端和右端。当所述第一剪切部和第二剪切部相向运动时，能向所述碳纤维连续抽油杆施加剪切力，从而能剪断连续抽油杆。

具体的，所述二级防喷总成13还可以包括：调节所述第一剪切部、第二剪切部水平位移的第二万向节和第二防喷推杆，所述第二防喷推杆外设置有与所述第二防喷基体四通相配合的第二变径短接和第二防喷壳体，所述第二防喷壳体与所述第二防喷推杆之间还设置有第二密封胶圈。所述第二防喷推杆与所述第二防喷基体四通之间设置有第二扶正体。所述第二扶正体套设在所述第二防喷推杆外，用于保证与第二防喷推杆连接的剪切密封装置14能够沿着水平方面左右移动。

此外，为了保证所述第二变径短接与第二防喷基体四通之间连接的可靠性，防止两者在使用过程中发生松动，所述第二变径短接与所第二防喷基体四通之间还可以设置有第二扣板。

在本实施方式中，所述辅助工具导轨17设置有具有预定弧度的轨道，其一端与所述辅助工具法兰16相连接，另一端设置有支撑杆18。通过设置该支撑杆18后，可以保证在碳纤维连续抽油杆穿设过所述辅助工具导轨17后保持对中下入井中。

具体的，所述支撑杆18的一端与所述辅助工具导轨17相接触，另一端能固定在地面上，所述支撑杆18与地面角度大于或等于45度。在整套工具安装井口后，需用支撑杆18进行拉紧，以保证作业过程中不会由于碳纤维连续抽油杆拉力，而导致井口工具倾斜或变形。支撑杆18需用具有一定刚性的钢杆完成支撑过程，根据受力分析，施工过程中杆体受水平及垂直力，两种力共同作用，需要一个向右上的支撑力，整体上角度越大，辅助工具约牢固。因此，该支持杆与地面角度应大于或等于45度。

针对柔性的碳纤维连续抽油杆，作业机在一侧，须有辅助工具配合施工。本申请提供一种碳纤维连续抽油杆的作业配套工具，其在井口设置辅助工具导轨17，保证碳纤维连续杆对中下入，同时在井口增设一级防喷总成3和二级防喷总成13，防止施工过程中出现的溢流及井喷事故。整体上，本申请中所提供的碳纤维连续抽油杆的作业配套工具，不仅能够保证碳纤维连续抽油杆的顺利下入，而且能够保证其具有较佳的对中性，从而降低抽油杆的偏磨程度，延长抽油杆的使用寿命。此外通过设置一级防喷总成3和二级防喷总成13能够保证施工过程的安全性和可靠性。

在一个实施方式中，所述碳纤维连续抽油杆包括：下端与柱塞连接的配重杆，下端能通过快速接头与所述配重杆相连接的碳纤维杆；所述碳纤维连续抽油杆的作业配套工具还包括抽油杆尺寸校核模块，所述抽油杆尺寸校核模块能执行以下步骤：

根据第一关系式初步确定所述配重杆的长度，所述第一关系式为：

L_sb＝KP_w/A_wρ_rg (I)

第一关系式中，

A_w：为配重杆横截面积，单位为m²；为已知量；

ρ_r：为配重杆的密度，Kg/m³；为已知量；

K：为配重杆安全附加系数，选取范围为1-10；

P_w：为抽油杆底部所受的总下行阻力；单位为牛顿；为计算后的已知量；

具体的，P_w＝F₂+F_br+F₅ (1.1)

其中F₂：为抽油泵泵筒与柱塞之间的摩擦载荷，N

F₂＝0.94(d_p/σ)-140 (1.2)

d_p：抽油泵泵径，mm；

σ：抽油泵泵间隙，mm；

其中F_br：为作用于抽油杆底部液体浮力，N；

F_br＝A_r1D_pρ_wLg (1.3)

A_r1：第一级抽油杆(即碳纤维杆柱)截面积，m²；

D_p：泵挂深度，m；

ρ_wL：液体密度，Kg/m³

其中F₅：液体通过排出阀的水力阻力所产生的对柱塞底部向上推力，N

n_k：排出阀数目，个；

μ：流量系数；

A_p：抽油泵柱塞截面积，m²；

A₀：排出阀座孔截面面积，m²；

S：冲程，m；

n：冲次，min^-1；

根据第二关系式和第三关系式确定悬点最大载荷和最小载荷，所述第二关系式为：

所述第三关系式为：

W_rf：抽油杆在液体中的重力，N；

P_L：为液柱载荷，单位为牛顿，为已知量；

E：复合杆柱的弹性模量，无单位

v：应力波在抽油杆中的传播速度，m/s；

Sn：冲程*冲次

所述第二关系式和第三关系式中，

W_rf：抽油杆在液体中的重力，N；

P_L：为液柱载荷，单位为牛顿，为已知量；

E：复合杆柱的弹性模量，无单位

v：应力波在抽油杆中的传播速度，m/s；

Sn：冲程*冲次

φ_c：为初期变形曲柄转角，为计算后的已知量；

φ_c＝arccos(1-2λ/S) (2.1)

其中，λ为计算初变形期末悬点位移：由于油管柱未锚定，其计算公式如下：

E₁：碳纤维的弹性模量；

E₂：钢的弹性模量；

S：冲程

n：冲次

D_p：为泵管深度，单位为米，为已知量；

ψ：为变形分布系数，为计算后的已知量；

ψ＝A_t/[A_r+A_t] (2.3)

其中，A_r为抽油杆加权平均截面积，其计算公式如下：

上式中，A_t为碳纤维抽油杆截面积；A_w为配重杆柱截面积；

L_t为计算获得的碳纤维杆长度：其通过泵挂深度与配重杆长度的作差获得，具体如下：

L_t＝D_p-L_sb (2.5)

C：下冲程动载荷修正系数，与抽油机的几何参数和泵的充满程度有关，在抽汲不含气液体时，一般取C＝0.85-0.9；

根据第四关系式校核抽油杆的疲劳强度，所述第四关系式为：

所述第四关系式中，

P_mh,max为悬点最大载荷；

P_mh,min为悬点最小载荷；

T：抽油杆抗拉强度，单位为帕斯卡(Pa)，查表获得；

A_rJ：校核点处抽油杆横截面面积，计算获得；

SF：古德曼使用系数。它是个经验数值，与油井腐蚀条件、抽油杆的维护操作因素有关，一般取SF＝0.7-0.9，使用新抽油杆和在无腐蚀的油井中工作时SF可取1.0；

当所述抽油杆的疲劳强度满足条件时，当前的配重杆长度为最终的长度。

当所述抽油杆的疲劳强度不满足条件时，抽油杆尺寸校核模块调节所述配重杆的安全附加系数，重复校核，直至满足条件为止。

请参阅图4，针对上述实施方式提供的碳纤维连续抽油杆的作业配套工具，本申请实施方式中还相应提供施工方法，该方法可以包括如下步骤：

步骤S10：将泵筒随油管下入井中；在柱塞上连接预设尺寸的配重杆；并通过快速接头将碳纤维杆与所述配重杆相连接形成预设尺寸的复合杆柱；

步骤S12：按设计长度下入所述复合杆柱；调整防冲距，截断多余的碳纤维抽油杆；

步骤S14：将所述碳纤维杆与光杆用快速接头连接，启动抽油泵进行起抽。

在一个具体的应用场景中，当应用本申请所提供的碳纤维连续抽油杆的作业配套工具进行抽油作业时，结合合理配置的碳纤维连续抽油杆形成符合杆柱，不仅实现较深的泵挂深度，而且该抽油杆强度高、耐磨性高、使用可靠性好，寿命长，具有较佳地应用推广前景。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

本文披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上所述仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种碳纤维连续抽油杆的作业配套工具，其特征在于，其包括自下而上依次连接的：下法兰、变径接箍、一级防喷总成、连接短接、二级防喷总成、上法兰、辅助工具法兰、辅助工具导轨；其中，

所述一级防喷总成设置有第一防喷基体四通，所述第一防喷基体四通的下端与所述变径接箍相连接，其上端与所述连接短接相连接，其左端和右端分别设置有柔性密封单元；所述柔性密封单元具有与碳纤维连续抽油杆相配合的卡合部；

所述二级防喷总成设置有第二防喷基体四通，所述第二防喷基体四通的下端与所述连接短接相连接，其上端与所述上法兰相连接，其左端和右端设置有剪切密封装置；

所述辅助工具导轨设置有具有预定弧度的轨道，其一端与所述辅助工具法兰相连接，另一端设置有支撑杆，当碳纤维连续抽油杆穿设过所述辅助工具导轨后，能够保持对中下入井中；

所述碳纤维连续抽油杆包括：下端与柱塞连接的配重杆，下端能通过快速接头与所述配重杆相连接的碳纤维杆；所述碳纤维连续抽油杆的作业配套工具还包括抽油杆尺寸校核模块，所述抽油杆尺寸校核模块能执行以下步骤：

根据第一关系式初步确定所述配重杆的长度，所述第一关系式为：

L_sb＝KP_W/A_Wρ_rg (1)

第一关系式中，

A_W：为配重杆横截面积，单位为平方米；为已知量；

ρ_r：为配重杆的密度，千克/立方米；为已知量；

K：为配重杆安全附加系数，选取范围为1-10；

P_W：为抽油杆底部所受的总下行阻力；单位为牛顿；为计算后的已知量；

根据第二关系式和第三关系式确定悬点最大载荷和最小载荷，所述第二关系式为：

所述第三关系式为：

所述第二关系式和第三关系式中，

W_rf：为抽油杆在液体中的重力，N；

P_L：为液柱载荷，单位为牛顿，为已知量；

E：为复合杆柱的弹性模量，无单位；

A_r：为抽油杆加权平均截面积，为计算后的已知量；

v：为应力波在抽油杆中的传播速度，米/秒；

Sn：为冲程*冲次；

S：为冲程，m；

n：为冲次，min^-1；

φ_c：为初期变形曲柄转角，为计算后的已知量；

D_p：为泵管深度，单位为米，为已知量；

ψ：为变形分布系数，为计算后的已知量；

C：下冲程动载荷修正系数；

根据第四关系式校核抽油杆的疲劳强度，所述第四关系式为：

所述第四关系式中，

P_mh,max为悬点最大载荷；

P_mh,min为悬点最小载荷；

T：为抽油杆抗拉强度，单位为帕斯卡，通过查表获得；

A_rJ：校核点处抽油杆横截面面积，为计算后的已知量；

SF：古德曼使用系数；

当所述抽油杆的疲劳强度满足条件时，当前的配重杆长度为最终的长度。

2.如权利要求1所述的碳纤维连续抽油杆的作业配套工具，其特征在于，所述支撑杆的一端与所述辅助工具导轨相接触，另一端能固定在地面上，所述支撑杆与地面角度大于或等于45度。

3.如权利要求1所述的碳纤维连续抽油杆的作业配套工具，其特征在于，所述柔性密封单元具有相对内侧和外侧，其中，所述卡合部为所述柔性密封单元内侧设置的半圆弧型凹槽，所述凹槽的尺寸与所述碳纤维连续抽油杆的外径相同。

4.如权利要求3所述的碳纤维连续抽油杆的作业配套工具，其特征在于，所述柔性密封单元的外侧依次设置有第一万向节和第一防喷推杆，所述第一防喷推杆外设置有与所述第一防喷基体四通相配合的第一变径短接和第一防喷壳体，所述第一防喷壳体与所述第一防喷推杆之间还设置有第一密封胶圈。

5.如权利要求4所述的碳纤维连续抽油杆的作业配套工具，其特征在于，所述第一防喷推杆与所述第一防喷基体四通之间设置有第一扶正体。

6.如权利要求1所述的碳纤维连续抽油杆的作业配套工具，其特征在于，所述剪切密封装置具有相对的第一剪切部和第二剪切部分别设置在所述第二防喷基体四通的左端和右端，当所述第一剪切部和第二剪切部相向运动时，能向所述碳纤维连续抽油杆施加剪切力。

7.如权利要求6所述的碳纤维连续抽油杆的作业配套工具，其特征在于，所述二级防喷总成还包括：调节所述第一剪切部、第二剪切部水平位移的第二万向节和第二防喷推杆，所述第二防喷推杆外设置有与所述第二防喷基体四通相配合的第二变径短接和第二防喷壳体，所述第二防喷壳体与所述第二防喷推杆之间还设置有第二密封胶圈。

8.如权利要求7所述的碳纤维连续抽油杆的作业配套工具，其特征在于，所述第二防喷推杆与所述第二防喷基体四通之间设置有第二扶正体。

9.如权利要求1所述的碳纤维连续抽油杆的作业配套工具，其特征在于，当所述抽油杆的疲劳强度不满足条件时，抽油杆尺寸校核模块调节所述配重杆的安全附加系数，重复校核，直至满足条件为止。

10.一种利用权利要求9所述的碳纤维连续抽油杆的作业配套工具的施工方法，其特征在于，包括：

将泵筒随油管下入井中，在柱塞上连接预设尺寸的配重杆；并通过快速接头将碳纤维杆与所述配重杆相连接形成预设尺寸的复合杆柱；

按设计长度下入所述复合杆柱；调整防冲距，截断多余的碳纤维抽油杆；

将所述碳纤维杆与光杆用快速接头连接，启动抽油泵进行起抽。

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