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抽油杆接箍拆除器
    【技术领域】
     本发明涉及油井生产设备， 特别涉及从抽油杆拆下接箍。背景技术
     为了抽取石油， 要向地下钻井。 在井被钻设后， 金属套管被衬入井孔以保持井孔不 坍塌。套管插入到开采层的深度， 以使得石油可以流入套管。虽然一些井的石油可在地下 高压的作用下流动到地面， 但还有一些井的油必须被泵送到地面。在石油靠其自身压力流 动的井中， 在套管被镶衬和开孔后， 生产管柱下降至开孔深度， 封隔器被固定， 并且油流动 通过生产管柱。在石油不能通过自身压力流动的情况下， 生产管柱下降至预定深度并被油 管锚紧固。井头紧固生产管柱的顶部。泵被附连至抽油杆， 并且通过将各抽油杆彼此相连 并且利用接箍实现每处连接， 将泵下降到井中。 一系列抽油杆将泵连接至地面设备， 该地面 设备将抽油杆的全长上下移动以提供泵的往复移动， 这使得石油通过围绕抽油杆的生产管 柱被向上泵送。每个抽油杆典型地为圆柱形金属杆件， 其在每端上具有阳螺纹。抽油杆的长度范 围在大约 25 和大约 30 英尺之间， 并且直径典型地为 1/2， 3/4， 7/8， 7/8EL， 1， 或 1 又 1/8 英 寸。抽油杆通过连接件被端对端地连接， 连接件常被称作接箍。接箍或连接件为中空圆柱 体， 具有带螺纹的内壁， 该螺纹被称作阴螺纹， 用于使第一抽油杆的阳螺纹端和第二抽油杆 的阳螺纹端啮合， 以将第一和第二抽油杆以端对端的方式连接或接合在一起。抽油杆通过 接箍被连接在一起， 以便在井中向下延伸几千英尺， 以便往复移动位于抽油杆长度底部的 泵， 从而泵送石油至地面。 接箍的直径大于抽油杆， 并且接箍因为摩擦生产管柱内壁而趋向 于磨损。
     为了保养和维修， 抽油杆和泵定期被从井中抽出。 修井机被安装在井口， 并且抽油 杆每次被向上提升一段起钻长度， 并且在通过松开接箍连接部而将从井抽出的该段长度的 抽油杆与井下抽油杆拆开的过程中被保持就位。松开接箍常被称作松开接头。每次油杆被 提起并从井拉出的长度可以最多为三根抽油杆的长度， 因此不是每个接箍连接都要从通过 接箍接合的两根抽油杆松开。抽油杆的长度被维持， 以便以同样的次序重新组装和下降到 井中。
     一种被称作动力抽油杆钳的工具被用于将抽油杆与接箍耦合和脱开， 这被称作 实现和松开接头。动力抽油杆钳已经被研制出多年了， 并且美国专利 No.3,144,794， 授予 Foster 并且以引用方式并入本申请， 描述了一种这样的例子。美国专利 No.6,374,706， 2002 年 4 月 23 日授予 Newman 并且以引用方式并入本申请， 提供了最近的动力抽油杆工具 的例子。为了理解抽油杆工具是如何工作的， 需要对抽油杆更详细描述。抽油杆的一端是 圆柱形的， 并且在每端具有 2 或 3 英寸左右的阳螺纹， 这被称作销。圆柱形台肩在销的基部 从抽油杆径向突伸， 该台肩被构造成适于抵靠于接箍的一端。从台肩紧邻向内相隔的是驱 动头， 其典型地具有正方形横截面， 这提供了相反的平坦表面。所述相反的平坦表面， 被称 作平面段， 可被开口扳手套合， 开口扳手的尺寸被设置成适于与平坦表面接合。 抽油杆钳具
     有这样的开口扳手， 称作备钳 (backup wrench)， 用于接合平面段并保持住抽油杆以防止旋 转。
     在一段起钻长度的抽油杆从井中拉出后， 抽油杆被靠近地面保持就位， 以保持其 不落入井中。动力抽油杆钳被手工拉动而在接箍处与抽油杆接合。备钳在接箍的下方接合 抽油杆的平面段， 并且钳中的承载钳牙在接箍上方接合抽油杆的平面段。通过液压流体提 供动力的承载钳牙旋转以便在接箍上方或在接箍下方从接箍松开抽油杆。 取决于哪个连接 部被松开， 接箍在接箍上方或在接箍下方留在抽油杆上。在接箍上方的抽油杆以从撤出井 的次序被安置在一旁， 以使得在重新组装期间， 位于接箍上方的抽油杆与位于接箍下方的 接箍和抽油杆正确配合。
     由于在油管内上下滑动移动而磨损， 或由于担心接箍在装回而投入使用时可能失 效， 例如由于接箍中有裂纹， 一些接箍或连接件可能需要被更换。 在使用动力抽油杆工具之 后接箍保留在抽油杆上， 以前接箍典型地被手工从抽油杆拆下。手工拆除经常涉及利用锤 敲击接箍以松开螺纹， 这存在锤打偏而碰到人的危险。 接箍由硬化钢制成， 在接箍经受扭转 和锤击而受到一定应力时， 硬化钢可能崩出碎屑甚至破裂， 这可能导致金属碎片射出而刺 入人身体或眼中。 管钳可以用于平滑的圆柱形接箍， 但硬化金属可能阻止管钳咬入金属， 因 而不能良好地抓持， 导致打滑， 这可能引起伤害。导致螺纹松开的扭矩太大， 因此常常需要 在管钳末端套上附加杠杆延长段。如果管钳突然打滑， 就存在推拉管钳及其延长段的一或 多人受伤的危险， 以及其它为此工作的人员受伤的危险。 除了发生伤害的危险， 从抽油杆拆 下接箍也是高劳动强度和耗时的过程。 已有发明人研制出用于将接箍从抽油杆松开的工具。授予 Young 的美国专利 No.5,361,831 描述了一种抽油杆接箍松扣工具， 其提供了可配合在接箍上的圆柱形壳体。 一对相对的冲击传递件穿过壳体。锤可以被用于打击冲击传递件以松开螺纹， 并且在接箍 损坏性故障的情况下， 壳体将容纳任何碎片， 以防止它们飞出。
     授予 Clark 的美国专利 No.5,010,635 描述了一种抽油杆接箍松开工具。优选固 定或不可旋转的第一扳手配备有接箍接合夹持装置， 其具有围绕接箍周向延伸并且包围接 箍的多个钳牙或夹持件， 以便保持住接箍并且防止旋转。第二扳手是开口扳手并且适于接 合抽油杆的正方形平坦部分。 在第一扳手保持接箍的状况下， 第二扳手旋转抽油杆， 这使得 接箍从抽油杆松开。
     授予 Wacker 的美国专利 No.5,433,128 描述了抽油杆接箍工具， 用于松开或拧紧 抽油杆和接箍之间的螺纹结合部。 该工具具有摩擦力扳手， 其接合圆柱形接箍的外侧， 和备 钳， 其接合抽油杆的正方形平坦部分。备钳是固定的， 而摩擦力扳手旋转接箍， 以将螺纹松 开或拧紧。
     授予 Cartsensen 并且以引用方式并入本申请的美国专利 No.6,942,254 描述了用 于松开接箍和抽油杆销端之间连接部的工具的另一改型。 若干钳牙径向向内移动以将接箍 夹持在固定位置， 然后扳手接合靠近抽油杆销端的正方形平坦表面。 扳手旋转， 而钳牙保持 接箍固定， 以松开或拧紧螺纹结合部。
     尽管现有技术中已有多项进展， 但仍需要有一种方便且容易使用的工具。描述于 前面专利中的各种工具可能工作良好， 但它们典型地被用于现场将抽油杆从井孔拆下的情 况。当接箍需要更换时， 通常还是利用锤和管钳手工实现， 如前所述。因此， 需要使得用于
     松开接箍和抽油杆之间螺纹结合部的工具能够减少任务所需时间以及能够安全地作业。 发明内容 本发明提供了一种用于从抽油杆拆下接箍的工具， 其能够减少完成该任务所需的 时间， 并且能够安全地完成该任务。在一个实施方式中， 本发明提供了一种抽油杆钳， 其包 括： 本体， 其具有适于接纳抽油杆组件的开口 ； 可旋转的钳牙承载组件， 其在所述开口处可 操作地接合在所述本体中并且适于接合抽油杆组件 ； 适于旋转钳牙承载组件的动力机构 ； 下部备钳， 其相对于钳牙承载组件可操作地布置着 ； 和接箍拆除器， 其以可移除的方式与钳 牙承载组件接合 ； 其中， 接箍拆除器包括轴杆， 其一端被构造为拆除件， 用于接合接箍的内 壁以便将接箍从抽油杆拧下。 在优选实施方式中， 轴杆的两端被构造为易脱出拆除件， 优选 为有锥度的带螺纹槽的形式， 并且轴杆优选具有至少一个驱动法兰。 附加特征， 例如第二驱 动法兰和围绕拆除件的屏蔽体， 被添加于优选实施方式中。 抽油杆钳优选包括上部备钳， 其 在接箍被旋转时延伸到在接箍上方接合抽油杆。
     在另一实施方式中， 本发明提供了一种接箍拆除器， 其包括轴杆， 所述轴杆具有拆 除端， 适于接合接箍的内壁。优选地， 拆除端包括有锥度的左旋螺纹槽长度段。所述轴杆包 括用于接收旋转力的驱动部， 优选为从轴杆径向延伸的驱动法兰。接箍拆除器优选包括与 第一驱动法兰相隔的第二驱动法兰， 并且从轴杆径向延伸的可选的对中法兰优选用于将接 箍拆除器定位在抽油杆钳中的钳牙组件内。在一个实施方式中， 轴杆在另一端也具有拆除 端， 并且每个拆除端优选被安全屏蔽体包围。
     附图说明 通过下面结合附图对代表性实施方式所作详细描述， 本发明可被更好地理解， 在 附图中 ：
     图 1 为根据本发明的抽油杆钳的右视图。
     图 2 为图 1 中的抽油杆钳的俯视图。
     图 3 为图 1 中的抽油杆钳的局部剖切的左视图。
     图 4 为根据本发明的抽油杆钳的局部剖切的局部左视图和抽油杆组件的侧视图。
     图 5 为根据本发明的接箍拆除器的侧视图。
     图 6 为图 6 中的接箍拆除器的俯视图。
     图 7 为图 6 中的接箍拆除器的仰视图。
     图 8 为图 6 中的接箍拆除器的侧向剖视图。
     图 9 为根据本发明的装配有接箍拆除器的抽油杆钳的局部剖切的局部左视图， 并 且显示了如何在接箍的下方将接箍从抽油杆拧下。
     图 10 为根据本发明的装配有接箍拆除器的抽油杆钳的局部剖切的局部左视图， 并且显示了如何在接箍的上方将接箍从抽油杆拧下。
     具体实施方式
     本发明提供了一种改进的动力抽油杆钳， 用于松开抽油杆与螺合在抽油杆一端的 接箍或连接件之间的螺纹连接部。如前面的背景技术部分中的描述， 抽油杆典型地包括圆柱形金属抽油杆， 大约为 25 至 30 英尺长， 在每端上具有阳螺纹。抽油杆通过本行业称作接 箍的连接件被端对端地连接。 抽油杆被通过接箍端对端地连接在一起而延伸几千英尺到井 下， 以使位于抽油杆长度底部的泵作往复运动而泵送石油至地面。 为了实施保养或维修， 抽 油杆、 接箍和泵的组件每次以一段起钻长度提升到井外。起钻长度可以最多包括通过两个 接箍端对端紧固在一起的三根抽油杆。
     动力抽油杆钳被用于拧下各起钻长度段之间的接箍， 留下接箍在接箍上方附连于 该段起钻长度或在接箍下方附连于该段起钻长度。这样， 起钻长度段可能在每端上带有接 箍， 也可能仅在顶部或底部带有接箍， 或者根本不带接箍。起钻长度段被保留下来， 以便用 于以原来的次序重新组装。接箍的直径大于抽油杆， 并且随着抽油杆组件在生产油管内往 复移动而产生磨损表面。 一些或全部接箍可能由于磨损、 损伤、 疲劳或这些因素的组合而需 要被更换。在动力抽油杆钳已经将上部起钻长度段从下部起钻长度段拧下后， 留下接箍在 上部起钻长度段或下部起钻长度段上， 本发明面向将保留在该段起钻长度上的接箍拆下。 接箍将被更换， 因此不必考虑接箍在拆除期间是否受损。
     转到附图， 图 1 为根据本发明的一种改进的抽油杆钳 10 的右视图。 抽油杆钳 10 包 括本体 12， 其具有前部 12a， 后部 12b， 上部 12c 和下部 12d。悬挂器组件 16 通过柱 16a 和 16b( 和 16c 和 16d， 图 3 中示于左侧 ) 栓接于本体 12。悬挂器组件 16 具有前直立件 16e， 后直立件 16f， 具有矩形横截面的管状件 16g， 右直立件 16h， 左直立件 16i( 示于图 3)， 和U 形螺杆支撑件 16j。悬挂器平衡螺杆 18 被接纳于螺杆支撑件 16j 中， 并且提升钩 20 接合转 动螺栓 20 以便支撑抽油杆钳 10。
     图 2 提供了抽油杆钳 10 的俯视图， 图 3 提供了钳 10 的左视图。参看图 2， 本体 12 的前部 12a 具有开口 12e， 所述开口包括口部 12f 和圆形部 12g。开口 12e 的尺寸被设置成 适于容纳抽油杆组件 ( 未示出 )。门 22a 和 22b 可枢转地连接着本体 12， 并且弹簧 ( 未示 出 ) 将门 22a 和 22b 保持在常闭位置。钳牙组件 24( 图 2) 被接纳于本体 12 中的开口 12e 的圆形部 12g 中。钳牙组件 24 被一系列齿轮 ( 未示出 ) 旋转。液压流体通过端口 26a 进 入齿轮箱 26 中的液压马达传动。液压流体转动液压马达， 而液压马达又转动齿轮以旋转钳 牙组件 24。
     下部备钳组件 28 被紧固在本体 12 的底部 12d， 如示于图 1 和 3。备钳组件 28 终 止于开式 U 形钳头 28a， 该钳头的尺寸被设置成适于操作性接合抽油杆驱动头的被称作抽 油杆平面段的正方形部分。如可见于图 1 和 2， 控制臂 30 具有控制操作部 30a， 其刚性连接 着弯折臂部 30b， 该弯折臂部连接着直立部分 30c。操作者将控制臂 30 向前拉以引起钳牙 组件 24 旋转， 而将控制臂 30 向后推动到停止位置可停止旋转。通过抓持部框架 32 附连于 本体 12 的右侧抓持部 32a 和 32b( 图 1) 和通过抓持部框架 34 附连于本体 12 的左侧抓持 部 34a( 图 3) 为操作者提供了抓持部位， 以便将抽油杆钳 10 四处移动。
     参看图 4， 其为抽油杆钳 10 的局部剖切的左视图， 在操作中， 一段起钻长度的抽油 杆 SR1 利用修井机 ( 未示出 ) 中的抽油杆升降机被向上抬起， 直至接箍 C 大约位于抽油杆钳 10 的高度， 该高度大约在修井机底板上方的腰部的高度。在接箍 C 的正下方的抽油杆 SR2 利用抽油杆升降机被保持就位， 以防止抽油杆组件落入井孔。在接箍上方的一段起钻长度 的抽油杆 SR1 被修井机提升系统支撑。操作者抓住侧抓持部 32a 和 34a， 并将抽油杆钳 10 向前以及在两侧之间来回拉动， 以便在接箍 C 的下方使得备钳头 28a 与抽油杆 SR2 上的平面段 F2 接合。钳牙组件 24 中的钳牙 24a 和 24b 在接箍上方接合抽油杆的平面段 F1。在下 部备钳 28 在接箍的下方防止抽油杆 SR2 旋转的状态下， 操作者向前拉动控制操作部 30a， 这 导致液压系统中的阀启动而引起钳牙 24a 和 24b 和钳牙组件 24 旋转， 以将上部抽油杆 SR1 从接箍 C 拧下或将接箍 C 从下部抽油杆 SR2 拧下。图 4 示出了上部抽油杆 SR1 从接箍 C 松 开， 但在一些情况下， 接箍 C 保持附连于上部抽油杆 SR1， 而非从下部抽油杆 SR2 松开。 一段 起钻长度的抽油杆 SR1， 其底部可能附连有接箍 C 也可能没有附连接箍， 被放在一旁， 然后 对另一段起钻长度的抽油杆重复上述操作。
     假定接箍 C 已经磨损、 受损和 / 或开裂， 并且需要更换。如前面背景技术部分中所 描述， 现有技术从抽油杆 SR1 或 SR2 拆除接箍 C 通常涉及手工敲击接箍， 以松开螺纹连接 部， 这有时会引起接箍破裂并且金属碎片飞出而可能伤人， 此外还有被锤打到的可能性。 管 钳， 带有套在手柄上的延长段， 被用于抓持接箍 C， 但由于接箍由硬质金属制成， 管钳经常打 滑， 这有时导致伤害。因此， 现有技术方法是高劳动强度的， 耗时的， 并且容易引起伤害。
     转到图 5-8， 本发明提供了一种接箍拆除器， 其装配在抽油杆钳 10 中的钳牙组件 24 内， 用于从抽油杆拆下接箍。图 5 示出了根据本发明的接箍拆除器 50 的侧视图 ； 图6示 出了俯视图 ； 图 7 示出了仰视图 ； 图 8 示出了侧向剖视图。在本发明的这个特定实施方式 中， 接箍拆除器 50 包括圆柱形轴杆 50a， 其具有上端部 50b 和下端部 50c。第一驱动轴杆 50d 和第二驱动轴杆 50e 分别从轴杆 50a 径向向外延伸。驱动法兰 50d 和 50e 围绕着轴杆 50a 并且以半径 r1 延伸大约 270 度的弧， 然后进一步以半径 r2 延伸大约 90 度的弧。半径 r2 大于半径 r1。本发明的这些特定方面并非关键因素， 这可以通过下面对接箍拆除器 50 的使用方式的描述而清楚地看出。 参看图 8， 在每个端部 50b 和 50c 内侧的长度部分包括有锥度的形状， 并且分别被 切割或蚀刻而形成螺旋槽 50f 和 50g。在抽油杆上和接箍内的螺纹被认为右旋螺纹的情况 下， 所述螺旋槽以左旋定向弯曲。 螺旋槽被定尺寸和设计成咬入接箍的内螺纹壁， 以从抽油 杆拧下接箍。在本发明的标准模式中， 轴杆 50a 是这样制成的， 即两个″易脱出″拆除件 的基部被焊接在一起， 并且从一个拆除端到另一个拆除端沿着公共轴线对正。术语″易脱 出″从一般意义上表示工具咬入或接合圆柱形内壁以将带螺纹圆柱体沿逆时针方向扭转 以便拧下螺纹连接部。有锥度的左旋螺纹槽段是优选的， 但易脱出拆除件也可以以其它形 状提供， 包括有锥度的正方形形状。对于本发明， 将工具称作管接头拆除件是适当的， 并且 内管钳也可以构造为接箍接合件。 授予 Polonsky 的美国专利 No.4,604,917， 授予 Arlen 的 美国专利 No.5,906,146， 和授予 Jannke 的美国专利 No.4,688,315， 描述了各种拆除件， 并 且以引用方式并入本申请。
     在一种出于安全原因优选的实施方式中， 屏蔽体 50h 和 50i 分别围绕螺旋槽段 50f 和 50g， 如可见于图 6-8。屏蔽体 50h 和 50i 保护操作者不被接箍破裂碎片或碎屑伤到。屏 蔽体 50h 和 50i 的形状优选为圆柱形， 并且直径足够大以分别提供环形空间 50j 和 50k， 所 述环形空间大至足以容纳接箍的壁厚。对中法兰 50m 从上部屏蔽体 50h 径向延伸 360 度。 两个凸片 50n 和 50p 形成在对中法兰 50m 中， 并且相对于对中法兰 50m 向下弯折 90 度。
     在本发明的基本模式中， 板被切割以提供适合于驱动法兰 50d 和 50e 的形状。直 径略大于轴杆 50a 的孔被切割或钻设于形成驱动法兰 50d 和 50e 的板中。轴杆 50a 被布置 成穿过所述孔， 并且所述板被焊接至轴杆 50a， 以形成驱动法兰 50d 和 50e。用于形成屏蔽
     体 50h 和 50i 的管件被焊接至构成驱动法兰 50d 和 50e 的板。对中法兰 50m 由板制成， 该 板具有切割或钻设的孔， 所述孔略大于屏蔽体 50h 的外径。形成对中法兰 50m 的板被焊接 至形成屏蔽体 50h 的管件。在制造过程中， 轴杆 50a 可以是一体的圆柱杆， 其被锻造或切割 而形成有锥度的螺旋槽段 50f 和 50g。屏蔽体 50h 和驱动法兰 50d 可以形成为一体件， 然后 被焊接到轴杆 50a 上。屏蔽体 50i 和驱动法兰 50e 也可以形成为一体件， 但对中法兰 50m 最好被制成单独的件， 然后被焊接至上部屏蔽体 50h。
     现在转到图 9， 其为抽油杆钳 10 的局部剖切的左视图， 接箍拆除器 50 被用于拆下 接箍。在这个实施方式中， 在上部抽油杆 SR1 被拆下后， 接箍 C 保留在抽油杆 SR2 上。假定 接箍 C 已被磨损、 损伤和 / 或破裂， 并且需要更换。在抽油杆 SR1 被拆下后， 在抽油杆钳 10 保持就位的状态下， 接箍拆除器 50 被安置在钳牙组件 24 内。对中法兰 50m 和凸片 50n 和 50p 的尺寸和定位被设置成适于在开口 12g( 图 2) 的大致中心固定接箍拆除器 50， 该开口 中容纳着钳牙组件 24。轴杆 50a 的下端 50c 进入接箍 C 上部内， 在此， 抽油杆 SR1 的螺纹以 前已经被啮合过。接箍 C 配合在环形空间 50k 内， 并且下部屏蔽体 50i 围绕着接箍 C 的上 半部分。
     钳牙组件 24 包括内环 24c， 当液压力通过齿轮系统 ( 未示出 ) 被施加时， 内环旋 转。内环 24c 推压抵靠于驱动法兰 50d 和 50e， 以便旋转接箍拆除器 50。钳牙 24a 和 24b 被紧固至内环 24c， 并且随着内环 24c 旋转而旋转。随着钳牙组件 24 开始旋转， 钳牙 24a 和 24b 向内移动和在上驱动法兰 50d 和下驱动法兰 50e 之间包在轴杆 50a 上。上驱动法 兰 50d 和下驱动法兰 50e 形成相对于轴杆 50a 的台肩， 并且钳牙 24a 和 24b 装配在台肩之 间并且围绕轴杆 50a， 这可以限制接箍拆除器 50 的轴向运动。在不那么太优选的实施方式 中， 轴杆 50a 具有正方形横截面的中心部分， 其具有与抽油杆的平面段大约相同的尺寸 ； 钳 牙接合并旋转接箍拆除器 ； 并且驱动法兰被取消。
     接箍 C 由于留在抽油杆 SR2 上， 说明其与抽油杆 SR2 的接合比与抽油杆 SR1 的接 合更牢固， 被从与抽油杆 SR2 的上部螺纹端牢固接合中松脱， 如下所述。下部备钳 28 保持 住抽油杆 SR2 和防止其旋转。操作者操作控制操作部 30a( 图 1) 以引起钳牙组件 24 沿逆 时针方向旋转， 以便从抽油杆 SR2 拧下接箍 C。钳牙组件 24 的内环 24c 旋转， 接合并推压抵 靠于驱动法兰 50d 和 50e， 引起接箍拆除器 50 旋转。轴杆 50a 的有锥度的带螺纹槽长度段 50g 具有槽隆起部形式的左旋螺纹。随着钳牙组件 24 旋转， 有锥度的带螺纹槽长度段 50g 越来越紧地啮合、 切割并咬入接箍 C 的内壁， 直至接箍 C 从抽油杆 SR2 上的螺纹松脱。操作 者可以继续旋转钳牙组件 24， 直至接箍 C 完全从抽油杆 SR2 拧下。操作者然后可以将接箍 拆除器 50 从抽油杆钳 10 拉出。如果接箍 C 保持与有锥度的带螺纹槽长度段 50g 接合， 其 可以利用手工或通过锤的轻微敲击而容易地松脱下来。
     屏蔽体 50i 是本发明的可选特征， 但由于接箍 C 由硬质金属制成， 因此它具有脆 性， 并且可能在有锥度的带螺纹槽长度段 50g 挖入并且磨削接箍的内壁时产生碎片。屏蔽 体 50i 应当在接箍 C 碎裂、 爆裂或以其它方式破裂时保留下大部分碎片， 这使得操作者拆下 接箍的工作更安全。 接箍拆除器 50 的上部， 特别是带槽部分 50f， 不被用于将接箍 C 从抽油 杆 SR2 拆下。接箍拆除器的上部提供了可选的特征， 其对于本发明而言并非必需的。本发 明提供了一种接箍拆除器， 其具有适于接合接箍内壁的接箍接合件， 并且本发明通过将接 箍拆除器与现有技术抽油杆钳组合而提供了一种改进的抽油杆钳。参看图 10， 可以看到， 接箍拆除器 50 还可以被用于拆下保持附连于上部抽油杆 SR1 的接箍 C。在接箍 C 和下方抽油杆之间的连接部松开并且完全脱离螺合后， 操作者移动 钳牙组件 24 中的方向控制元件， 以使旋转方向变为反向。操作者将接箍拆除器 50 安置在 抽油杆钳 10 的钳牙组件 24 内。对中法兰 50m 和凸片 50n 和 50p 相对于钳牙组件 24 被设 计和定尺寸成适合于将接箍拆除器 50 的位置固定在轴向和径向的期望位置。在接箍拆除 器 50 安置在钳牙组件 24 内的状态下， 抽油杆钳 10 和 / 或抽油杆 SR1 被移动而实现接合， 以使得上部螺旋槽段 50f 在接箍 C 内滑动， 而接箍 C 滑入带槽部分 50f 的外表面和屏蔽体 50h 的内表面之间的环形空间 50j 中。
     上部备钳 60 与上部抽油杆 SR1 的平面段 F1 接合， 以保持和防止抽油杆 SR1 旋转。 操作者移动控制操作部 30a( 图 1)， 以引起钳牙组件 24 旋转而将接箍 C 从抽油杆 SR1 拧下。 钳牙组件 24 的内环 24c 旋转， 接合并推压抵靠于驱动法兰 50d 和 50e， 引起接箍拆除器 50 旋转。 旋转方向与从下部抽油杆拆下接箍时的旋转方向相反， 但仍被称作逆时针方向， 因为 该方向是穿过抽油杆钳 10 朝向抽油杆 SR1 的端部看时的方向。随着钳牙组件 24 开始旋 转， 钳牙 24a 和 24b 径向向内移动并且在驱动法兰 50d 和 50e 形成的台肩之间包在轴杆 50a 上。有锥度的螺旋槽段 50f 挖入接箍 C 的内壁， 不是随从于接箍 C 内的螺纹， 而是沿沿相反 的旋转方向切割螺纹。螺旋槽大致接合并且挖入接箍， 但操作者可以进行手工辅助来启动 接合， 并且在任何情况下， 钳牙 24a 和 24b 保持接箍拆除器 50 抵抗轴向运动。 随着钳牙组件 24 旋转， 带螺旋槽的端部 50f( 图 10) 与接箍 C 的内壁的接合越来 越紧， 直至接箍 C 和抽油杆 SR1 之间的螺纹接合完全松开。旋转被持续， 直至接箍 C 完全脱 离抽油杆 SR1。上部备钳 60 脱离抽油杆 SR1 的平面段 F1， 并且修井机中的提升系统被操作 而将抽油杆 SR1 移开， 以使得能够继续进行将抽油杆组件从井孔提升出来的操作。操作者 将接箍拆除器 50 从抽油杆钳 10 的钳牙组件 24 拉出， 并且拆下和废弃接箍。接箍内的螺纹 在拆除期间被损伤， 因此接箍拆除器 50 优选被用于拆下应被废弃的磨损或损伤的接箍。
     继续参看图 10， 同时再看图 3 来更详细地描述上部备钳 60。现有技术的抽油杆钳 典型地只具有单一的下部备钳。改进的抽油杆钳 10 具有下部备钳 28 和上部备钳 60。为了 在抽油杆钳 10 中在接箍上方使得上部备钳 60 接合抽油杆的平面段， 操作者翻下安全罩 62， 该安全罩分别通过销 62a 和 62b 和连接件 62c 和 62d 可枢转地连接着悬挂器组件 16 的直立 件 16h 和 16i。见图 1 和 3。横向连接件 62e 被以直角焊接至连接件 62d， 并且通过销 62f 可枢转地连接至弯曲件 62g， 该弯曲件可枢转地通过销 62h( 未示出 ) 连接至屏蔽体 62i( 未 示出 )， 该屏蔽体被附连至悬挂器组件 16。弹簧 62j( 未示出 ) 优选延伸在横向连接件 62e 的基部和弯曲件 62g 的前部之间， 以保持安全罩 62 向下。
     气动活塞 64 具有活塞杆 64a， 其通过连杆 64b 连接至上部备钳 60 的后部。通过按 下靠近侧抓持部 34a 安置的拇指按压阀 64c， 如示于图 3， 活塞 64 被启动。操作者翻下安全 罩 62， 并且压下拇指按压阀 64c 以使得上部备钳 60 向前延伸而与上部抽油杆 SR1 的平面段 F 1 接合。参看图 2， 活塞杆安全屏蔽体 66 被局部剖切显示， 并且优选覆盖活塞杆 64a。活 塞杆安全屏蔽体 66 未示于图 3、 4、 9 和 10， 以使得被屏蔽体 66 覆盖的部件可以更清楚地看 到。未在任一图中显示的是上部备钳的替代性实施方式， 其中备钳通过销连接于或悬挂于 悬挂器组件或抽油杆钳的本体， 在此上部备钳在常态下位于升高位置， 并且在需要时下降， 这可以手工实现或利用活塞实现。
     气动控制系统被用于操作上部备钳 60。气动控制系统未示于各图中， 以防止附图 造成混乱。空气从压缩机经过管输送到气压调节器， 其优选设置为大约每平方英寸 60 磅压 力 (psi) 的压力表压力。压力高于大约 70psi 时备钳 60 的控制和移动不稳定， 而在压力 低于大约 40psi 时会迟钝。气流被分流， 从而被引导至继动阀 ( 可由 Williams Controls 获得， 零件号 WM-147-F)， 其为常开式的， 以及被引导至拇指按压阀 64c( 一种按钮阀， 可有 Williams Controls 获得， 零件号 No.WM-148-A)。继动阀具有入口端口， 其与气压调节器的 出口侧流体连通， 和出口端口。 活塞 64 具有后端口， 用于接收空气， 以使得活塞杆 64a 伸出， 和向前端口， 用于接收空气， 以使得活塞杆 64a 退回。呈 T 字形连接在一起的管将拇指按压 阀的出口侧和继动阀的先导端口与活塞 64 中的后入口端口连接， 以使活塞杆 64a 向前伸 出。继动阀还具有出口端口， 其与活塞 64 中的向前端口和针阀 ( 可由 Clamping Cylinder Co. 获得， 零件号 No.03351-0515) 流体连通。 针阀具有阀针和弹簧， 所述阀针用于在系统中 有空气时接合上部备钳 60， 以将其锁定在退回位置， 所示弹簧在空气由活塞 64 的后退端口 排出后将阀针拉回以释放上部备钳。上部备钳的伸出需要利用气压， 但气压通常还被用于 启动针阀以将上部备钳锁定在退回位置。
     针阀上的气压提供了一种安全特征， 用于防止活塞杆 64a 意外伸出， 而要求翻下 安全罩 62 则提供了第二安全特征， 用于防止活塞杆 64a 意外伸出。拇指按压阀 64c 必须被 按下以将气压投入活塞 64 的伸出侧， 并且当不再被按下时， 空气通过继动阀中的排放管线 泄露。随着通过排放管线泄露， 活塞 64 伸出侧的压力降低， 而后退侧的压力升高， 引起活塞 杆 64a 后退且针阀伸出并将上部备钳保持在其退回位置。
     参看图 2， 上部备钳 60 为矩形金属板， 在其前端 60a 具有 Y 形缺口。Y 形缺口被管 状件 16g 隐蔽， 但以虚线表示出来。抽油杆的平面段被接收于 Y 形缺口的具有平行侧面的 部分中。上部备钳 60 在悬挂器组件 16 的管状件 16g 中被支撑和滑动。管状件 16g 具有矩 形横截面， 并且上部备钳 60 支撑在管状件 16g 的内侧底表面上。在使用时， 备钳 60 抵抗着 扭矩并旋转力推压抵靠于管状件 16g 的内壁以保持住抽油杆。将备钳 60 锁定在退回位置 的针阀 ( 未示出 ) 穿过管状件 16g 的底壁中的孔 ( 未示出 )， 并且被接纳于靠近上部备钳 60 的后端的孔 ( 未示出 ) 中。
     在这里描述的本发明的实施方式中， 抽油杆钳 10 包括 BJ 动力抽油杆钳型号 IV 产 品， 其根据本发明被改进。BJ 动力抽油杆钳型号 IV 产品可以购自 Cavin Oil Well Tools， Inc.， 以及购自其它制造商。BJ 型号 IV 产品具有钳牙组件 24。BJ 动力抽油杆钳的其它型 号产品和其它制造商的产品， 如果包括带钳牙组件的类似抽油杆钳的话， 容易根据本发明 被改进， 并且不同的钳设计也可以根据本发明被改进。其它供应也具有内环钳牙机构的抽 油杆钳的制造商包括 ： 德克萨斯州休斯顿的 Gill Services， Inc.， 带有其 Foster 抽油杆 钳； 德克萨斯州敖德萨的 Tillery & Parks Co. ； 德克萨斯州阿比林的 D&D Tong Service ； 德克萨斯州敖德萨的 Carter Tool Co. ； 和加利福尼亚州文图拉的 Weatherford Drilling 和 International Services 的子公司 Oil Country Manufacturing， Inc.。
     综上所述， 本发明在一个实施方式中提供了一种抽油杆钳， 其包括 ： 本体， 其具有 适于接纳抽油杆组件的开口 ； 可旋转的钳牙承载组件， 其在所述开口处可操作地接合在所 述本体中， 并且适于接合抽油杆组件 ； 动力机构， 其被构造成适于旋转钳牙承载组件 ； 和下 部备钳， 其可操作地布置在钳牙承载组件的下方 ； 接箍拆除器以可移除的方式与钳牙承载组件接合， 接箍拆除器包括轴杆， 所述轴杆的一端被构造为拆除件， 用于接合接箍的内壁， 以便从抽油杆拧下接箍。 在优选实施方式中， 轴杆的两端被构造为易脱出拆除件， 优选为有 锥度的带螺纹槽段， 并且轴杆优选具有至少一个驱动法兰。拆除件上的附加特征例如第二 驱动法兰和屏蔽体是理想的， 但不是必需的。 抽油杆钳优选包括上部备钳， 其优选在常态下 退回， 但可伸出， 优选通过气动控制， 并且优选配备有安全罩。尽管抽油杆钳在常态下以水 平位置操作， 以便针对竖直抽油杆组件工作， 但本发明可以被用于从具有需要拆下的接箍 的水平拆下接箍抽油杆， 当然， 其它一些修改可能也是优选的。
     在另一实施方式中， 本发明提供了一种接箍拆除器， 其可以作为单独制品被销售， 或者作为前面描述的抽油杆钳的更换件被销售。接箍拆除器包括轴杆， 所述轴杆具有拆除 件例如易脱出拆除件、 管接头拆除件或内管钳形式的端部。虽然轴杆可以具有正方形横截 面， 以便被抽油杆钳的钳牙组件中的钳牙接合， 但轴杆优选为圆柱形的并且优选包括从轴 杆径向延伸的驱动法兰。 可选的第二驱动法兰可以被使用， 并且可选的对中法兰是优选的。
     本发明的另一实施方式提供了一种制品套件， 其包含用于对现有技术抽油杆钳进 行改装的部件， 以便根据本发明对其进行改进。本发明的制品套件优选包括接箍拆除器 ( 至少是最简单形式的 ) 和悬挂器组件， 优选地， 悬挂器组件具有这里针对悬挂器组件 16 描 述的形状和特征， 并且上部备钳被构造成与悬挂器组件协作。可选的元件， 也是优选的， 包 括安全罩， 例如安全罩 62 及其操作件， 用于伸出上部备钳的活塞， 和控制件， 例如控制臂 30 和气动控制系统。
     本发明的进一步实施方式提供了一种从抽油杆松开磨损或损伤接箍的方法。 该方 法的各个步骤优选包括从井孔提升出一段起钻长度的抽油杆组件 ； 在将第一和第二抽油杆 结合的接箍处使抽油杆钳的钳牙组件与抽油杆组件接合 ； 将接箍从第一抽油杆拧下 ； 将接 箍拆除器安置到钳牙组件中， 其中接箍拆除器包括轴杆， 所述轴杆具有拆除端部， 适于抓持 接箍的内壁 ； 使得拆除端部与接箍的内壁接合 ； 以及操作抽油杆钳来旋转钳牙组件， 从而 旋转接箍拆除器， 其中拆除端部接合接箍的内壁并且将接箍从第二抽油杆拧下。
     在该方法的优选实施方式中， 接箍拆除器具有一或多个描述于图 5-8 的特征， 特 别是驱动法兰， 并且抽油杆工具同时具有下部备钳和上部备钳， 当接箍在接箍下方保持在 抽油杆上时可以使用下部备钳， 当接箍在接箍上方保持在抽油杆上时可以使用上部备钳。 上部备钳优选在常态下退回， 但可伸出， 优选利用电控系统、 液压控制系统或气动控制系 统。
     过去拆下接箍从抽油杆通常涉及用锤手工敲击接箍以松开螺纹连接部。 接箍由硬 质金属制成， 并且用锤敲击接箍有时会引起接箍破裂并且和飞出金属碎片， 这种碎片可能 伤人。使用锤的人， 以及帮助拆下接箍的合作人员， 可能被锤打伤， 例如当锤撞击圆形接箍 并且滑开时。在螺纹通过锤敲击而被松开后， 管钳， 带有套在手柄上的管状延长段， 被用于 抓持并旋转接箍， 通常两个或三个人推或者拉管状延长段。 由于接箍由硬质金属制成， 管钳 常会打滑， 这有时导致伤害， 例如工人跌倒和 / 或管钳和管状延长段滑落或伤到人。现有技 术将接箍从抽油杆拆下的方法， 特别是当抽油杆组件被从井取出或放回井中时， 有时导致 伤害到执行任务的人。此外， 任务是高劳动强度和耗时的， 因此， 组装和拆开抽油杆组件是 高成本的。
     相反， 本发明提供了一种更安全和低成本的方式来组装和拆开抽油杆组件。抽油杆钳在现有技术中被使用， 并且现有技术的抽油杆钳可以根据本发明被改进。 利用本发明， 当工人发现接箍需要更换时， 工人仅需要将接箍拆除器插入抽油杆钳的钳牙中。如果接箍 位于井中抽油杆的上端， 现有技术抽油杆钳可以被使用， 而不需要修改， 就能利用容纳于其 钳牙中的接箍拆除器拆下接箍， 在这种情况下， 接箍拆除器仅需要将其轴杆的一端构造成 适于接合接箍的内壁。当松开刚刚离开井的抽油杆组件时， 可能仅需要做这些， 然后， 拆下 的抽油杆将被安放在水平位置。考虑到从安放在水平位置的抽油杆拆下接箍更容易和安 全， 因此现有技术的锤和管钳方法可以被用于拆下位于从井抽出的抽油杆的底端的接箍。 因此， 接箍拆除器本身， 在被用于现有技术的抽油杆钳时， 提供了显著改进的安全性和组装 和拆开抽油杆组件时显著更短的耗时。然而， 这里揭示的根据本发明改进的抽油杆钳和与 接箍拆除器组合适用的方式提供了安全方面更大的改进， 工人受伤害的可能性更低， 并且 时间效率得到更大带进， 导致人工成本下降， 并且可能更重要的是， 油井用于维修和保养的 停机时间减少。
     这些改进是通过一种改进的抽油杆钳实现的， 这种抽油杆钳可以与现有技术的抽 油杆钳同样地使用， 以便在抽油杆下降到井中时将它们组装在一起， 并且在抽油杆从井中 拆下时将它们松开。利用这种改进的抽油杆钳， 当工人发现接箍需要更换时， 工人仅需要 简单地将接箍拆除器插入抽油杆钳的钳牙， 并且操作钳来从抽油杆拆下接箍。在接箍被从 其抽油杆拆下后， 接箍拆除器被从抽油杆钳的钳牙拆下。新的接箍被螺合到抽油杆上， 并 且组装和拆开被持续。利用改进的抽油杆钳和接箍拆除器， 同现有技术中利用锤和管钳的 方法相比， 伤害到工人的可能性显著降低。本发明提供了在安全和成本方面相对于现有技 术拆下接箍的锤和管钳方法的显著改进。本发明还对现有技术用于松开接箍的工具， 例如 Wacker 描述于其美国专利 No.5,433,128， 做出了改进， 因为本领域中的人员更愿意使用标 准抽油杆钳， 例如 BJ 抽油杆钳， 因此本发明可以用于现有技术的场合， 仍能以改进的方式 松开和拆下需要更换的损伤或磨损的接箍。
     虽然上面描述了本发明， 但本领域技术人员容易理解上述技术、 过程、 材料和设备 的各种修改。所有这样的改型都包含在权利要求中限定的本发明范围和精神内。