一种经过冷加工的亚稳硬化的铜合金，其包含约8重量％至约20重量％的镍、约5重量％至约11重量％的锡，余量为铜，并且该合金的0.2％补偿屈服强度为至少75ksi，该合金用于形成抽油杆接箍或变径接箍。各接箍由具有两个端部的芯体形成，各端部具有内螺纹。这些母扣端部与抽油杆或其他杆的公扣啮合。芯体的外表面包括在这两个端部之间延伸的凹槽。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年6月5日提交的美国临时专利申请序列号No.62/008,324以及于2014年10月17日提交的美国临时专利申请序列号No.62/065,275的优先权。上述申请的全部内容以引用方式并入本文。
技术介绍
本公开涉及由亚稳硬化的铜合金制成的接箍。接箍尤其可用于连接抽油杆以作为动力源与泵之间的连接，并且也可用于油气工业中所使用的其他接箍，如光杆接箍或变径接箍。烃类开采装置通常包括用于从地下储层中开采烃类的泵、用于向泵提供动力的动力源、以及连接动力源和泵的抽油杆举升系统。抽油杆举升系统包括通过接箍连接在一起的一系列抽油杆。抽油杆和接箍通过公扣-母扣(pin-and-box)的螺纹连接而接合在一起。因粘扣而导致的螺纹连接损伤(由滑动面之间的粘合所致的磨损)会损害接头的机械完整性，并会导致动力源与泵之间的连接失效。此外，抽油杆举升系统在管道中进行操作。因接箍外表面与管道的内表面之间的重复接触而造成的管道损伤会降低管道的机械完整性，从而导致由管道输送的烃类泄漏至环境中。这种泄漏会有效地使泵送操作停止，并常常会导致进行极为昂贵的额外操作以纠正这种故障。抽油杆接箍和类似接箍所需的特性包括高抗拉强度、高疲劳强度、高断裂韧性、耐粘扣性和耐腐蚀性。常规的接箍通常由钢或镍合金构成，其并不充分具备优选的固有特性，尤其是耐粘扣性。通常会对由钢或镍合金制成的接箍、以及内部设置有接箍的管道的内部进行昂贵的表面处理以提高耐粘扣性。这些表面处理最终会磨损失去，并且在部件的使用寿命期间内必须定期地重复施加表面处理以使表面处理有效。有利的是研制出具有更高的固有耐粘扣性以及其他有利性质的新型抽油杆接箍。
技术实现思路
本专利技术涉及由亚稳硬化的铜合金制成的接箍，更具体而言为抽油杆接箍。接箍具有包括高抗拉强度、高疲劳强度、高断裂韧性、耐粘扣性和耐腐蚀性在内的性质的独特组合。这种性质的组合使得使用了这种接箍的泵系统(例如，抽油杆和管道)中的接箍和其他部件的破坏性损伤的发生得以延迟，同时在烃类回收操作中提供机械功能。这种性质的组合还延长了这些部件的有效使用寿命，并大幅降低用于开采烃类的设备的成本。本公开的一些接箍特别被形成为其外表面包括至少一个凹槽，从而不会使液体流动受阻。本文在各种实施方案中公开了用于抽油杆的接箍，其包含亚稳硬化的铜-镍-锡合金，该合金包含约8重量％至约20重量％的镍、约5重量％至约11重量％的锡，余量为铜，其中该合金的0.2％补偿屈服强度为至少75ksi。接箍由具有第一端部和第二端部的芯体形成，每个端部具有内螺纹。该芯体的外表面包括至少一个由第一端部延伸至第二端部的凹槽。在更具体的实施方案中，铜-镍-锡合金可包含约14.5重量％至约15.5重量％的镍、约7.5重量％至约8.5重量％的锡，余量为铜。该合金的0.2％补偿屈服强度可以为至少85ksi，或至少90ksi，或至少95ksi。在具体的实施方案中，接箍的合金的0.2％补偿屈服强度可为至少95ksi，室温下的夏比V型缺口冲击能量可以为至少22ft-lb。或者，接箍的合金的0.2％补偿屈服强度可为至少102ksi，室温下的夏比V型缺口冲击能量可为至少12ft-lb。或者，接箍的合金的0.2％补偿屈服强度可为至少120ksi，室温下的夏比V型缺口冲击能量可为至少12ft-lb。位于接箍的第一端部和第二端部的内螺纹可具有相同的母螺纹尺寸。或者，对于变径接箍，位于第一端部和第二端部的内螺纹可具有不同的母螺纹尺寸。有时，钻孔穿过芯体并由第一端部延伸至第二端部，各端部的内螺纹均位于该钻孔内。接箍的各端部还可包括位于端面处的镗孔(counterbore)。可通过辊轧成形来形成内螺纹。接箍的内螺纹的洛氏C硬度(HRC)可为约20至约40。可通过冷加工和亚稳硬化来形成接箍。在接箍的一些实施方案中，所述至少一个凹槽沿着与纵向轴平行的方向由第一端部延伸至第二端部。在其他实施方案中，所述至少一个凹槽以螺旋方式由第一端部延伸至第二端部，换言之，所述至少一个凹槽在外表面上盘旋。凹槽(一个或多个)可具有弓形截面或四边形截面。在特定实施方案中，接箍的第一端部和第二端部向下渐缩(即，各端部处的直径小于接箍中心处的直径)。例如，端部可以线性方式或抛物线方式渐缩。本文还披露了抽油杆柱，包括：第一杆和第二杆，每个杆均包括具有公扣的端部，其中所述公扣具有外螺纹；以及具有本文中上述结构的接箍。接箍的第一端部的内螺纹与第一杆的外螺纹互补，并且接箍的第二端部的内螺纹与第二杆的外螺纹互补。同样的，接箍包含亚稳硬化的铜-镍-锡合金，该亚稳硬化的铜-镍-锡合金包含约8重量％至约20重量％的镍、约5重量％至约11重量％的锡，余量为铜，其中该合金的0.2％补偿屈服强度为至少75ksi。本文还披露了泵系统，包括：井下泵；用于向井下泵提供动力的动力源；以及位于井下泵和动力源之间的抽油杆柱；其中抽油杆柱包括：第一杆和第二杆，每个杆均包括具有公扣的端部，所述公扣具有外螺纹；以及本文中上述的接箍。本文在各实施方案中还披露了用于抽油杆的接箍，其包含亚稳硬化的铜-镍-锡合金，该合金包含约8重量％至约20重量％的镍、约5重量％至约11重量％的锡，余量为铜，其中该合金的0.2％补偿屈服强度为至少75ksi。在更具体的实施方案中，铜-镍-锡合金可包含约14.5重量％至约15.5重量％的镍、约7.5重量％至约8.5重量％的锡，余量为铜。该合金的0.2％补偿屈服强度为至少85ksi，或至少90ksi，或至少95ksi。在具体的实施方案中，接箍的合金的0.2％补偿屈服强度可为至少95ksi，室温下的夏比V型缺口冲击能量为至少22ft-lb。或者，接箍的合金的0.2％补偿屈服强度可为至少102ksi，室温下的夏比V型缺口冲击能量为至少12ft-lb。或者，接箍的0.2％补偿屈服强度可为至少120ksi，室温下的夏比V型缺口冲击能量为至少12ft-lb。接箍可包括具有第一端部和第二端部的芯体，各端部均包含内螺纹。位于第一端部和第二端部的内螺纹可具有相同的母螺纹尺寸。或者，对于变径接箍，位于第一端部和第二端部的内螺纹可具有不同的母螺纹尺寸。有时，钻孔穿过芯体并由第一端部延伸至第二端部，各端部的内螺纹均位于该钻孔内。接箍的各端部还可包括位于端面处的镗孔。可通过辊轧成形来形成内螺纹。接箍的内螺纹的洛氏C硬度(HRC)可为约20至约40。可通过冷加工和亚稳硬化来形成接箍。本文还披露了抽油杆柱，包括：第一杆和第二杆，每个杆均包括具有公扣的端部，其中所述公扣具有外螺纹；以及接箍，该接箍包括具有第一端部和第二端部的芯体，各端部均包含内螺纹；其中接箍的第一端部的内螺纹与第一杆的外螺纹互补，并且接箍的第二端部的内螺纹与第二杆的外螺纹互补；并且其中接箍包含亚稳硬化的铜-镍-锡合金，该亚稳硬化的铜-镍-锡合金包含约8重量％至约20重量％的镍、约5重量％至约11重量％的锡，余量为铜，其中该合金的0.2％补偿屈服强度为至少75ksi。本文还披露了泵系统，包括：井下泵；用于向井下泵提供动力的动力源；以及位于井下泵和动力源之间的抽油杆柱；其中抽油杆柱包括：第一杆和第二杆，每个杆均包括具有公扣的端部，所述公扣具有外螺纹；以及接箍，该接箍包括具有第一端部本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于抽油杆的接箍，包含亚稳硬化的铜‑镍‑锡合金，该合金包含约8重量％至约20重量％的镍、约5重量％至约11重量％的锡，余量为铜，其中该合金的0.2％补偿屈服强度为至少75ksi。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.05 US 62/008,324;2014.10.17 US 62/065,2751.一种用于抽油杆的接箍，包含亚稳硬化的铜-镍-锡合金，该合金包含约8重量％至约20重量％的镍、约5重量％至约11重量％的锡，余量为铜，其中该合金的0.2％补偿屈服强度为至少75ksi。2.根据权利要求1所述的接箍，其中所述亚稳硬化的铜-镍-锡合金包含约14.5重量％至约15.5重量％的镍、约7.5重量％至约8.5重量％的锡，余量为铜。3.根据权利要求1所述的接箍，其中所述合金的0.2％补偿屈服强度为至少85ksi。4.根据权利要求1所述的接箍，其中所述合金的0.2％补偿屈服强度为至少95ksi。5.根据权利要求1所述的接箍，其中所述合金的0.2％补偿屈服强度为至少95ksi，并且室温下的夏比V型缺口冲击能量为至少22ft-lb。6.根据权利要求1所述的接箍，其中所述合金的0.2％补偿屈服强度为至少102ksi，并且室温下的夏比V型缺口冲击能量为至少12ft-lb。7.根据权利要求1所述的接箍，其中所述合金的0.2％补偿屈服强度为至少120ksi，并且室温下的夏比V型缺口冲击能量为至少12ft-lb。8.根据权利要求1所述的接箍，其中所述接箍由具有第一端部和第二端部的芯体形成，各端部均包含内螺纹。9.根据权利要求8所述的接箍，其中位于所述第一端部和所述第二端部的所述内螺纹具有相同的母螺纹尺寸。10.根据权利要求8所述的接箍，其中位于所述第一端部和所述第二端部的所述内螺纹具有不同的母螺纹尺寸。11.根据权利要求1所述的接箍，其中钻孔穿过所述芯体并由所述第一端部延伸至所述第二端部，各端部的所述内螺纹均位于该钻孔内。12.根据权利要求1所述的接箍，其中各端部还包括位于所述端部的表面的镗孔。13.根据权利要求1所述的接箍，其中所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·D·尼尔森，黛安·M·尼尔森，弗里茨·格伦辛，
申请(专利权)人：美题隆公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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