组装抽油杆和端部接头的改进方法.pdf

在此描述了一种改进的设计和将端部接头组装至可具有常用长度的抽油杆或连续抽油杆的方法。该端部接头和杆组装成使得形成加强端部接头至杆的连接性的楔，此外，该楔或多个楔渐近地接近杆以避免楔或多个楔中的任何突然的不连续，从而基本上消除了杆中的应力集中区域和潜在的失效区域。该组装方法为杆至端部接头的组件提供完整性，从而产生更长的连接寿命和更少的不合格品和现场故障。

1.  一种组装抽油杆体和端部接头的方法，包括如下步骤：
提供具有内表面和外表面的至少一个端部接头；
涂覆所述端部接头的所述内表面，从而防止与粘合剂结合；
提供具有第一端、第二端和外表面的抽油杆体，其中所述第一端和/或第二端被构造为与所述端部接头相配合；
至少部分移除接近所述第一端和/或第二端的外表面；
从所述第一端和/或所述第二端移除表面污染物，其中所述移除提供了更好的结合；
在预定位置处对接近所述第一端和/或第二端的所述杆体做标记，其中所述标记提供了正确设置的视觉指示；
对所述端部接头施加粘合剂；
将所述杆体插入所述填充有粘合剂的端部接头；其中所述端部接头安装在所述杆体上，并且其中安装所述至少一个端部接头还包括如下步骤，即：流动地插入最初可流动的粘合剂体，该粘合剂体固化为结合至所述杆的所述第一端的外表面，并且凝固为形成至少一个楔，从而维持所述端部接头与所述杆的联接；
对具有端部接头的杆体进行热处理，其中所述热处理将粘合剂结合至所述杆体；以及
设置所述楔，其中所述设置使所述至少一个楔形成机械止动，从而防止所述端部接头与所述杆体分离。

2.  如权利要求1所述的方法，其中将粘合剂施加于所述端部接头还包括将粘合剂施加于所述端部接头的内表面。

3.  如权利要求1所述的方法，还包括如下步骤，即检查所述端部接头的安装，从而确保所述端部接头接近所述标记。

4.  一种组装抽油杆体和端部接头的方法，包括如下步骤：
提供具有内表面和外表面的至少一个端部接头；
提供具有第一端、第二端和外表面的抽油杆体，其中所述第一端和/或第二端被构造为与所述端部接头相配合；
将粘合剂施加于所述端部接头的内表面；
将所述杆体插入到所述填充有粘合剂的端部接头中，从而所述端部接头安装在所述杆体上；以及
对具有端部接头的杆体进行热处理，其中所述热处理将粘合剂结合至所述杆体。

5.  如权利要求4所述的方法，还包括如下步骤，即涂覆所述端部接头的所述内表面，从而防止与粘合剂结合。

6.  如权利要求5所述的方法，其中涂覆所述内表面还包括如下步骤，即：固化所述端部接头的内表面的涂层，从而防止结合。

7.  如权利要求4所述的方法，还包括如下步骤，即：至少部分移除接近所述第一端和/或第二端的外表面。

8.  如权利要求4所述的方法，还包括如下步骤，即：从所述第一端和/或所述第二端移除表面污染物。

9.  如权利要求4所述的方法，还包括如下步骤，即：在预定位置处对接近所述第一端和/或第二端的所述杆体做标记。

10.  如权利要求9所述的方法，还包括如下步骤，即：检查所述端部接头的安装，从而确保所述端部接头接近所述标记。

11.  如权利要求4所述的方法，其中安装所述至少一个端部接头还包括如下步骤：流动地插入最初可流动的粘合剂体，该粘合剂体固化为结合至所述杆的所述第一端和/或第二端的外表面，并且凝固为形成至少一个楔，从而维持所述端部接头与所述杆的联接。

12.  如权利要求11所述的方法，还包括设置所述楔的步骤，其中所述设置包括将所述端部接头拉离所述杆的第一端和/或第二端，和/或将所述第一端和/或第二端拉离所述端部接头。

13.  如权利要求4所述的方法，其中所述至少一个端部接头包括杆容器，该杆容器具有闭合的轴向内端和打开的轴向外端，并且具有至少一个整体形成、向外会聚、轴向排列的环，所述环渐近地接近所述杆，并且朝向所述打开端成锥形以具有减小的直径，并且该杆容器在所述环与所述打开端之间限定过渡表面，其中所述过渡表面包括不具有突然变化曲率的连续作用表面。

14.  如权利要求4所述的方法，其中所述至少一个端部接头包括杆容器，该杆容器具有闭合的轴向内端和打开的轴向外端，并且具有多个整体形成、向外会聚、轴向排列的环，并且其中每个所述环渐近地接近所述杆，并且朝向所述打开端成锥形以具有减小的直径，该杆容器在包括于所述多个环中的相邻环之间限定单独的过渡表面，每个所述过渡表面包括不具有突然变化曲率的连续作用表面。

15.  一种抽油杆端部接头，包括：
杆容器，该杆容器具有中心纵向轴线和限定用于容纳抽油杆的环的内壁，所述内壁具有：轴向向内会聚并远离所述中心轴线的第一部分；朝向所述中心轴线向外会聚的第二部分；轴向向内会聚并远离所述中心轴线的第三部分；以及朝向所述中心轴线向外会聚并且渐近地接近所述中心轴线且终止于环形基部的第四部分，所述限定的环提供楔，该楔具有用于分配正向力的前缘和用于分配负向力的后缘；并且
所述部分中的至少一个具有5英寸至21英寸之间的曲率半径。

16.  一种抽油杆端部接头，包括：
杆容器，该杆容器具有内壁、中心纵向轴线、闭合的轴向内端和打开的轴向外端，其中所述杆容器包括多个整体形成、向外会聚、轴向排列的环，每个环渐近地接近所述中心轴线，并且朝向所述打开端成锥形以具有减小的直径，该杆容器在每对相邻的环之间限定单独的过渡表面，其中每个这样的过表渡面包括不具有突然变化曲率的连续作用表面；
每个所述环被所述内壁限定在至少一侧上；并且
至少一个所述环被具有5英寸至21英寸之间的曲率半径的所述内壁的至少一部分限定。

17.  如权利要求16所述的抽油杆端部接头，还包括在所述闭合端与远离所述打开端的所述环的最大直径之间的过渡表面，其中所述过渡表面包括波形横截面。

18.  如权利要求16所述的抽油杆端部接头，还包括：
圆柱形杆，该圆柱形杆具有带有圆柱形外表面的端部，该杆通过所述打开的外端被容纳于所述杆容器内，并且与所述杆容器相协作以在所述杆的所述端部的所述外表面与所述杆容器的所述向外会聚的环之间限定环形室。

19.  如权利要求18所述的抽油杆端部接头，其中所述圆柱形杆包括玻璃纤维。

20.  如权利要求18所述的抽油杆端部接头，其中所述圆柱形杆包括合成材料。

21.  如权利要求18所述的抽油杆端部接头，还包括：
最初可流动的粘合剂体，该粘合剂体固化为结合所述杆的所述端部的所述外表面，并且凝固为形成多个楔以与所述环相协作。

22.  如权利要求16所述的抽油杆端部接头，还包括：
杆，该杆具有带有外表面的端部，该杆通过所述打开的外端被容纳于所述杆容器内，并且与所述杆容器相协作以在所述杆的所述端部的所述外表面与所述杆容器的所述向外会聚的环之间限定环形室。

23.  如权利要求22所述的抽油杆端部接头，其中所述杆和/或端部外表面具有大致多边形的横截面构造。

24.  如权利要求22所述的抽油杆端部接头，其中所述杆包括玻璃纤维。

25.  如权利要求22所述的抽油杆端部接头，其中所述杆包括合成材料。

组装抽油杆和端部接头的改进方法
相关申请
本申请涉及美国专利申请“Continuous Sucker Rod and Method ofUsing Same”，序列号为---，申请日---，并且涉及美国专利申请“Improved Sucker Rod End Fittings and Method of Using Same”，序列号为--，申请日---。
技术领域
本发明涉及油田生产，更特别地涉及包括端部接头的玻璃纤维抽油杆或合成抽油杆与井下泵和位于表面的泵致动系统的组装。
附图说明
为进一步理解本发明的特性和目的，将结合附图参考以下的详细说明，在附图中类似的元件由相同或相似的附图标记表示。
图1示出根据本发明的具有连接在泵与泵驱动器之间的抽油杆柱的井筒的局部侧剖视图；
图1A示出根据本发明的具有抽油杆柱的井筒的局部侧剖视图，该抽油杆柱包括一个以上连接在泵与泵驱动器之间的杆；
图2示出组装抽油杆和端部接头的流程图；
图3示出抽油杆的实施例的局部侧视图，并且示出根据本发明的用于组装的标线；
图4示出根据本发明的抽油杆端部接头的局部侧剖视图；
图4A示出根据本发明的改进的抽油杆端部接头的侧剖视图；
图5示出根据本发明的抽油杆的部分的局部侧剖视图；
图5A示出根据本发明的抽油杆形状的底部剖视图；
图6以流程图的形式示出根据本发明的制造连续抽油杆的过程；和
图7示出根据本发明的抽油杆的部分的可选实施例的局部侧剖视图。
具体实施方式
本领域已知使用抽油杆来致动井下泵从而从井筒回收油。通常，一系列抽油杆首尾相接以形成抽油杆柱，该抽油杆柱从泵驱动器10延伸至泵14(图1)。应当了解的是，泵驱动器10通常为泵传动装置(pumpjack)(即梁式泵系统)或其它已知的泵驱动器。此外，井下泵14通常为本领域已知的常规泵。应当了解的是，尽管玻璃纤维或合成抽油杆重量较轻，但抽油杆通常由金属端部接头30连接，金属端部接头30增加了柱的重量，并且由于泵驱动器必须克服抽油杆柱的重量，故金属端部接头30在非常深的井筒为重要的因素，该抽油杆柱包括金属端部接头30以致动井下泵14。
应当了解的是，抽油杆柱可由许多长约37英尺的杆构成，该柱可由包括单个的连续杆，或长为数百英尺或甚至上千英尺或更长的多个连续杆。不论抽油杆的长度如何，如此所述，优选由图4或4A所示的端部接头30组装。
图1示出通常的泵送系统，其中泵驱动器10为通常的梁式泵或泵传动装置，并且通过插入井筒8的抽油杆柱12a连接至井下泵14。抽油杆柱12a可包括从井下泵14延伸至泵驱动器10的连续抽油杆、一系列连接的连续杆、一系列连接在一起的常规长度的杆、或其任何组合。优选地，抽油杆12为玻璃纤维杆或合成杆。应当了解的是，如此所述，当连续的抽油杆12为基本在泵驱动器10与下表面泵14之间延伸的整体杆时，抽油杆柱12a可与连续抽油杆12相同。
现在参考图2和3，通常，抽油杆12及其相应的端部接头30被单独地制备，以及组装在一起，并且测试端部接头30至杆12的连接的整体性。图2示出对应于制备和组装端部接头30和杆12的步骤的流程图。图3示出杆12和下文所述的相应元件。当在步骤100制造端部接头30时，在每次适当误差的固有质量控制中，在步骤105优选地检查该端部接头30。应当了解的是，适当误差指的是端部接头30被制造的特定设计规格。还应当了解的是，误差的质量控制检查也可在制造设备中进行或由第三方检查者进行。如果端部接头30通过了检查标准，就可以前进至下一步骤110。为将来制造的需要，在尺寸上可接受的端部接头30可放置在存货中。通常，如果端部接头30没有通过尺寸和/或误差检查，则在步骤106，端部接头30可返回制造商106，并且进行刮除，修复(即焊接和/或加工，从而符合所需的尺寸/误差标准)或其组合。本领域技术人员应当了解的是，尺寸/误差检查可在每个端部接头30或某些统计抽样方法选择的端部接头的某些预定部分上进行。
在下一步骤110，清洁该端部接头30。清洁操作优选包括至少一次清洗。但是，端部接头30可用多种常规方法进行清洁来去除灰尘、垢皮、油/脂或其它可能停留在端部接头30表面上的污染物。应当了解的是，清洁步骤110还可包括对制造所遗留的毛刺、金属切屑或其它异物进行检查和去除。还应当了解的是，清洁步骤110可手动或自动进行。
在清洁步骤110后，在步骤115，端部接头30放置成以便允许将脱模剂导入端部接头30。应当了解的是，脱模剂可为多种常用的脱模剂。脱模剂将防止端部接头30的金属材料与用于连接端部接头30和杆端60的粘合剂的粘合。还应当更加充分了解的是，如下所述，组装的新方法不依赖于端部接头30与杆12的化学粘合而是机械作用。因此，脱模剂的目在下文中更为清楚。
优选地，为施加脱模剂，将已清洁的端部接头30倒置，从而脱模剂可被倒入端部接头30。优选地，在步骤117，整个端部接头30充满脱模剂并且被允许被保持。优选地，端部接头30保持约3-4分钟。但是，保持时间可变并且在此不应当视为限制。可以预见的是，由于组件变得更加自动化并且在技术上更加先进，并且由于不同的脱模剂被开发和测试，故保持时间可变为更精确的时间，并且可并入其它步骤，例如但不局限于喷敷、热敷、冷敷或其任何组合。在保持时间之后，脱模剂从端部接头30中倒出。应当了解的是，如果使用某些类型的喷敷，则倒出和/或保持时间可能产生变化或被消除。应当了解的是，在脱模剂被倒出之后，将允许端部接头30被保持，从而允许干燥大致所有剩余的脱模剂。
在进入的脱模剂在步骤119被倒出之后，在步骤121，涂覆的端部接头30优选被放入加热环境内，该加热环境例如但不局限于烤箱。烤箱可为用于诸如释放应力或热处理的金属处理的常规烤箱。优选地，端部接头30仍然保持在诸如烤箱的加热环境中，直至其达到约150F的温度。应当了解的是，确切的温度可由于脱模剂的制造商的固化处理建议、脱模剂的确切类型、用于制造端部接头30的材料类型、或与固化过程有关的其它因素而变化。在固化之后，端部接头30可被移至平台区域或存货储存区域，以准备与抽油杆端60进行组装。
在步骤125，抽油杆12(端部接头30将被组装于其上)在形成后被检查。应当了解的是，制造抽油杆12的优选方式是通过拉挤成形(pulltrusion)。但是，其它制造方法也可以想到并且不视为对其的限定。优选地，不合格的杆体12被分离以进行刮除或修复。优选地，下一个步骤130是适当地测量和标记将容纳端部接头30的杆体末端60。优选地，在将与端部接头30相组装的每个末端60上制造两个标线。一个标线62表示将被砂磨的区域66的长度。第二标线64表示端部接头30在被置于砂磨末端60上之后的适当位置，如下文详细所述。应当了解的是，标记的位置为将应用的杆体12的直径和端部接头30的函数。标记62、64的位置可通过测量或使用标尺来确定，从而提高标记位置的重复性和精确性。标记62、64可以以各种常规方式形成，但是优选地，标记62、64在杆12的表面上，该标记例如但不局限于油漆标记或墨水标记。尽管轻微的划痕标记也是可接受的，但是，应注意的是，不要在表面上凿出深的划痕，并且轻微的划痕标记可能难以在其它操作期间被辨认。此外，因为在热固化步骤之后，标线62、64中的至少一个必须可见，故标记62、64必须为经受高温的类型。在步骤132，合格的杆体12优选地移入砂磨区域。
优选地，杆12在将接收端部接头30的末端60处被砂磨。在一个实施例中，杆端60在机器中被砂磨。在另一个实施例中，杆端60被喷砂，但在又一个实施例中，手动进行砂磨。应当了解的是，机器砂磨的步骤更精确，并且优选地在检查和现场操作期间，在组装杆端60和端部接头30之后获得更低的废品率。还应当了解的是，机器砂磨还可通过完全自动或自动和手动砂磨的组合来进行。自动和手动砂磨的组合包括绕其纵轴旋转杆体12的机器，末端60被手动砂磨。优选地，由机器协助或完全手动进行的手动砂磨使用粒度50的砂纸进行。但是，应当了解的是，砂纸的粒度可产生变化。优选地，砂磨步骤132将允许粘合剂与杆体12之间的更全面的连接。从上述描述和下文进一步的详细描述明显的是，粘合剂必须与杆端60相粘合，但将不与端部接头30粘合。
在杆端60在步骤132被砂磨之后，在步骤134，砂磨端60优选地被清洗134以提供进行粘合的更好的表面。优选地，用酒精清洗砂磨端60。但是，可使用多种常规的清洁剂或化学制剂，只要它们不与杆体12的基材相冲突或造成其损坏。在末端60被清洗和干燥之后，杆体12优选地为组装杆体12和端部接头30的步骤做准备。
组装步骤138包括用预定量的粘合剂填充先前制备的端部接头30。应当了解的是，粘合剂为粘合至杆体12的材料的常规类型。但是，其它粘合剂也是可接受的，并且特定粘合剂的选择不应当在此处视为限制。一旦粘合剂被置于端部接头30中，端部接头30就被置于杆体端60上。
优选地，端部接头30通过手动工具手动施加并且然后适当地放置在杆端60上。优选地，端部接头30定位成与第二标线64对齐以确保其到达底部，即杆端60被完全地插入端部接头30内，但仍然在端部接头30的内表面与杆端的外表面之间形成必需的空腔24、26(参见图4)。已经发现的是，如果端部接头30旋转至杆端60上，粘合剂就更均匀地分布在杆端60的表面与端部接头30的内表面之间。优选地，组装工具允许端部接头30在每次应用中更精确地和重复地定位。应当了解的是，将端部接头30放置在杆端60上的其他方法也是可能的。这些方法可包括但不限于使用高速旋转的常用钻机，诸如气压、液压或风力的钻机，该钻机使用机器旋转杆体12和端部接头30中一个或两个，或各种其它装置，该装置将允许端部接头30相对于杆端60适当地定位，同时维持粘合剂在空腔24、26内全面均匀地分布，空腔24、26形成在端部接头30的内部与杆端60的外表面之间。应当了解的是，为了使杆体12和端部接头30在抽油杆12的寿命期间保持组装，粘合剂在形成在端部接头30的内部与杆端60的外表面之间的空腔24、26中的数量和分布非常重要。因此，将端部接头30放置在杆端60上的方式非常重要。不适当的组装方法将放置过多的粘合剂，即迫使过多的粘合剂离开形成在端部接头30的内部与杆端60的外表面之间的空腔24、26。这种粘合剂的过多放置可导致固化的粘合剂内的空隙，或缺少足够的固化粘合剂量，从而损坏或破坏杆体12与端部接头30之间的机械结合。还应当了解的是，如果粘合剂没有全面均匀地分布或如果放置过多的粘合剂而导致空隙或气穴，则可能在固化期间产生液压效应。这种液压效应沿朝向砂磨区域66的末端的方向推动端部接头30。应当了解的是，这种现象不是所希望的，因为这将导致在杆体12与端部接头30之间的不适当或不良的组装，从而可导致杆12的检查不合格或导致现场抽油杆12更昂贵和危险的过早失效。因而，第二标线64也用于在固化阶段期间视觉地检查端部接头30的任何移动。这种机械结合的目的和优点在此更详细地说明。
在端部接头30在步骤138适当地装配在杆体端60上之后，在步骤140，端部接头30和杆体端60优选地热固化以确保在端部接头30和杆端60中的粘合剂之间的适当粘合。存在多种热固化粘合剂的方法和装置。优选地，粘合剂和杆端60以及接头30一起被预热，直到粘合剂达到约350F的温度。应当了解的是，可使用不同的加热技术来迅速达到该预热温度。一个这种方法是使用具有约1300F温度的白炽管。与闪石(flashstone)连接的管的高温允许粘合剂温度在不到2分钟内达到350F。预热的杆端60和端部接头30然后优选地置于加热环境中，该加热环境诸如但不限于可维持350F温度的对流烤箱。优选地，杆12和端部接头30组件在加热环境中被固化至少一个小时。本领域技术人员应当了解的是，固化时间和温度可根据如下因素变化，该因素诸如但不限于粘合剂的类型/牌子、杆体12的材料、接头30的材料、杆12的尺寸、快速加热的有效性、周围温度和湿度、以及使用的加热环境的类型。
应当了解的是，优选地保持跟踪固化过程的时间和温度。这可通过使用复杂的图表记录器或计算机控制以不同方式实现，或者更简单地通过手动记录时间和温度实现。应当了解的是，不论跟踪固化周期的装置如何，杆12可成批地加热或单独地加热。
在步骤142，杆体12和已粘附的端部接头30从加热环境移走并且进行检查。如上述简单所述，一个可能的缺陷是液压效应，该液压效应导致往返的空气和/或水分捕获在粘合剂中。这种液压效应将趋于迫使端部接头30从杆体12移走。因为第二标线64，故可通过视觉迅速地检查端部接头30，以用于表示端部接头30已经移动，即第二标线64与端部接头30之间的任何分离都表示端部接头30的移动。
在步骤144，杆12和端部接头30允许被冷却，并且然后准备用于进一步的检查。
在步骤147，冷却的杆12进行拉伸试验以设定粘合剂与端部接头30之间的机械楔合(下面将详细说明)。应当了解的是，拉力试验用于建立并检查杆体12与端部接头30之间的机械结合的完整性。还应当了解的是，在固化140和冷却144之后，端部接头30将松动并且能够绕杆端60旋转。这种旋转至少部分由于粘合剂粘合至杆体12而非粘合至端部接头30，这是因为脱模剂施加于端部接头30的内部。但是，由于接头30和位于杆端60与端部接头30之间的被粘合剂填充的空腔24、26的几何形状，接头30不会离开杆端60。优选地，拉伸试验在对应于抽油杆12的直径的预定压力下进行。当沿将端部接头30从杆体12移走的方向施加压力时，粘合至杆体12而非粘合至端部接头30的粘合剂被端部接头30变形，从而在端部接头30与杆体12之间建立楔型机械结合。拉伸试验的其余部分是证明新建立的机械结合的完整性，从而确保杆12和端部接头30在使用期间不分离。本领域技术人员应当了解的是，在拉伸试验之后，端部接头30将保持静止并且不会移动或绕杆体端60旋转。
在步骤150，组装的抽油杆12和端部接头30被视觉检查以进行适当组装。优选地，如果端部接头30已被正确地粘合，则端部接头30将沿拉伸试验的方向(即杆端60)移动约八分之一(1/8)英寸。可视觉地检测这种移动，因为粘合剂在最初施加并固化时在端部接头30的最初位置形成“标记”64’。优选地，标记64’和标记64相同，但应当了解的是，标线64可不再可见，因此粘合剂形成的标记64’可为下一个标线。在端部接头30的初始定位后，该“标记”64’当粘合剂在端部接头30的末端处干燥时形成。因此，当端部接头30在拉伸试验期间移动以将固化的粘合剂形成楔形时，粘合剂线变得可见，从而允许容易地视觉表示端部接头30实际上移动了多少。
接下来，在步骤155，组装的抽油杆12可准备用于装运、使用或存储。应当了解的是，可使用几个常规步骤，诸如但不限于对端部接头30施加螺纹保护器，用防锈剂涂覆端部接头30，其它的质量控制检验或检查，喷漆，装箱或储存该成品。
应当了解的是，上述步骤不需要以所述的精确顺序进行。某些步骤可同时进行，诸如端部接头30的制备和杆端60的制备。同样，检查和组装步骤可在同一区域中进行，或者部件可被移至特定区域以进行特定步骤。还应当了解的是，可采用多种装置实现相同结果，而不脱离在此所述的本发明的精神。
为了本公开的目的，术语“波”，“波形”，“正弦波”或“S形”指的是本过渡面的曲率的渐近特性。可通过与切线或拱形曲率相区别而理解渐近曲率。如果曲线被充分地延长，则切线或拱形曲线保留与杆12的外表面相交或相接触的可能。相反地，渐近曲线是无论怎样延长曲线都不会与杆12相交的无限回归。非渐近的环形过渡面的任何曲率将在形成的楔形中建立突然的不连续，从而可能导致对杆体12形成最大的破坏力。
图4和4A示出端部接头30，该端部接头30可被安装在任何抽油杆上，不论该抽油杆是否连续，或是否具有商用长度，或在端部接头30和抽油杆之间具有任意长度。抽油杆12优选插入底部端部接头室32内。应当了解的是，端部接头30的横截面形状应基本与抽油杆12的横截面形状相匹配。例如，但不意图限制，如果抽油杆12的横截面为基本圆形，则端部接头30的底室32的横截面形状将为基本圆形。对于另一示例，但不意图限制，如果抽油杆12的横截面为基本多边形，则端部接头30的底室32的横截面形状将为基本多边形。但是，可以预见的是，室32的横截面形状和杆的横截面形状不同。在大多数这种横截面不匹配的情形下，底室32的横截面形状最可能为圆形。还应当了解的是，端部接头30可连接至抽油杆12，而杆12被存放在卷轴上(如果该杆为连续的抽油杆)或可连接在现场位置。如下所述，优选的端部接头30能够使用目前描述的抽油杆12，因为优选的端部接头30防止从抽油杆12分离以及防止杆12的损坏、断裂或破裂。因此，杆12和优选的端部接头30具有超过常规的抽油杆及其常规的端部接头的有效的冲击寿命。
在作用于杆/粘合剂/金属界面上的机械力中，存在压缩力，诸如泵的上冲程或下冲程期间的压缩力，和负载荷力。负载荷力指的是作用于楔的与楔的夹持侧相对的一侧上的力。该负载荷力可能由井内气压、粘性泵或其它与抽油杆的运动相关的因素造成。负载荷可向下推动抽油杆，从而在楔上产生压缩力。该压缩力如果足够大或者频繁地，则将剪切粘合剂楔并且破坏连接。如此处所述，楔上的优选负载荷力为拉力，其中楔阻止杆离开端部接头30移动。负载荷对于现有设计的楔可具有非常大破坏性，从而导致楔的灾难性剪切失效。但在本发明中，当产生负载荷的冲击荷载发生时，楔能够吸收负载荷力，并且从而阻至杆连接的失效。楔将压缩力和拉力从钢连接器或端部接头传递至玻璃纤维杆，并且反之亦然。金属端部接头30比硬化粘合剂更坚硬，并且使得硬化粘合剂楔的形状产生变形。基本上，当对构造施加压缩力和回复移动力时，金属端部接头30挤压粘合剂内的变形。理论上，端部接头30向外朝杆端挤压该变形，从而至少在一定程度上将力传递至金属端部接头30，以最佳地分散破坏力。
施加于杆的轴向力导致杆材料的变形。该变形传递至整体杆体12，并且根据力的大小和杆12的横截面区域而变化。杆12的横截面区域的突然变化将压力集中在杆12的某个区域。相比于杆体12，抽油杆12连接的楔以将压力集中于杆12的某个区域的方式改变杆12的横截面区域。集中的力可超过杆12的合成材料的结构强度，从而导致杆12由于破裂或分裂而失效。早期的杆12的设计被过早的失效所困扰。这些早期设计的失效分析揭示了当自身处于灾难时，灾难性事件很少产生失效。灾难性失效的产生通常是由于不适当的维护和不适当的材料处理工序。此外，不论失效的表现如何，都可与玻璃纤维杆12与金属端部接头30之间的界面联系起来。还可以发现，沿界面的长度更全面地分布施加压力的端部接头30在减少失效方面更为成功。
因此，如图4所示，优选的抽油杆12连接器沿杆-连接器界面平稳且连续地对力进行分散，从而避免杆12上的集中力超过杆12的强度，同时使连接器和杆12协同结合，从而避免被拔出。在杆12被插入容器32后(参见图2，步骤138)，粘合剂填充楔内的空隙空间或容器32的内表面的环状空间。最初可流动的粘合剂固化或硬化成变为固体并粘附于杆12。该粘合剂粘合至杆12，但不粘合至金属容器32的内部。当组装的杆12在其连接器30处被拉伸时，粘合至杆12的固体粘合剂楔压靠在端部接头30的内部的互补形状，并且迫使端部接头30靠在固体粘合剂的环形楔上。由于金属连接器和粘合剂楔彼此挤压以阻止进一步滑动，故压力被分配至杆12自身。该压力被施加在粘合剂楔和金属表面接触的整个表面上。楔粘合端部接头30以避免被拔出，并且在杆/粘合剂/金属界面上均匀地分散破坏力，从而理想地将力引向杆60的末端，甚至引入金属端部接头30。
端部接头30的内表面上的楔的轮廓影响粘合剂材料的形状的变形。该变形由作用于端部接头30上的机械压力和应力驱使而穿过粘合剂。特别地，变形的形状接近楔的形状。如果楔的横截面区域突然改变，诸如从一个楔到下一个相邻楔的过渡点，则变形的形状将响应突然改变的形状，从而使变形呈现“尖顶”形状。尖顶表示由楔的突然不连续导致的力的集中。这种集中力可超过杆12的材料强度，特别是在尖顶在杆12和粘合剂的界面处被推入杆12处。应力分布动态的不足导致可克服杆/粘合剂/金属界面的特性以充分分布施加负载(多个负载)的局部和剧烈的应力梯度，从而丧失界面系统的完整性。此外，重复的应力梯度的累积效应加剧了完整性的丧失，从而加速了受影响区域的腐蚀。因此，任何减小导致灾难性失效的破坏力的尝试必须集中在抽油杆/粘合剂/金属界面上。
在任何端部接头30的设计中，采用楔的原理来提供玻璃纤维杆12的抓取和现场使用所遇到的施加力的分布。楔由具有内表面的杆容器形成，该内表面被成形为在容器内表面与被容器接收的杆12的末端之间形成至少一个通常楔形的环。楔形环具有环形薄部和远离该薄部的环形厚部。端部接头30设计的示例包括5个楔(最早的设计)至1个楔。在每种设计中，(多个)楔的形状由抽油杆12的直径、端部接头30的袋部(容器)的直径、以及每个楔部的长度决定。在所有情形下，袋部形状的不连续和突然变化的区域导致高的应力水平，如特定系统的应力分析所示。应力分布的检查，或不进行检查，将揭示这些应力高度集中的区域由端部接头30的袋部的不连续的形状和尺寸所致。这些区域导致杆/粘合剂层的破华，从而导致上述的灾难性失效。
在本发明中，环形楔或多个环形楔(由杆容器或端部接头30和接收在其中的杆12的协作所形成)的形状是波形，其中环或楔的厚部接近远离环或楔的薄部的杆体12。也就是说，环的环形厚部渐近地接近杆60的末端，以便在楔形上或从一个楔至下一个楔上不存在突然的不连续。计算机模型比较了不同楔设计的不同杆连接件构造(包括金属端部接头30或杆容器，玻璃纤维杆12以及硬化的最初可流动的粘合剂)，该构造包括本发明的构造，该计算机模型表明本发明的杆连接分散或引导了作用于连接上的力，特别是作用于玻璃纤维杆12上的力，从而在实际上，在杆体12内不存在这种力的峰值。当然，在本发明的粘合剂/杆界面上这种力没有达到破坏性水平。与计算机模型检查的其它楔设计不同，本发明将作用于连接上的力至少部分地引导至金属端部接头30自身内，这是本发明独特的结果。计算机模型在美国专利US6,193,431 B1中更完整地描述，其在此作为参考并入。
本端部接头30的波形过渡面避免了接头30内表面的曲率的任何突然的不连续，从而避免在杆12上机械力过度集中而导致杆12失效，并且还在力的应用上提供充分的楔形抓取，以确保端部接头30与粘合剂楔(多个粘合剂楔)之间可靠的协同夹持。
仍然参照图4，优选的端部接头30包括端部连接器20，该端部连接器20可适于连接至泵驱动器10或抛光杆、井下泵14或沉杆、其它抽油杆或其它任何所需的连接。因此，应当了解的是，尽管连接20被示出为具有螺纹端，但是也可使用其它形式的连接，包括但不局限于内螺纹连接、快速联接或其它任何连接方法。
如图4所示，端部接头30形成为限定用于接收抽油杆12的末端的轴向容器32。轴向容器32被一系列向外会聚的锥形表面34、44所限定，当杆12处于适当位置时，锥形表面34、44与杆12的外圆柱形表面22进一步限定围绕杆12的多个楔形或锥形的环24、26。端部接头30包括终止于外螺纹端20的大致圆柱形的外部表面28。端部接头30还包括一对直径相对的平坦表面48，用于使油田操作员能够将标准抽油杆扳手附于其上，从而使各个抽油杆端部接头30彼此连接和/或分离。
如上所述，抽油杆端部接头30包括足量的粘合剂材料以完全地填充环24、26，用于将连接杆12粘附或以其他方式互连至连接器构件30，该环24、26由第一连接器构件的向外会聚的锥形表面33、44和杆22的圆柱形外表面所限定。当杆12被插入容器32中时，该杆12移走许多液体粘合剂，并且迫使该液体粘合剂进入围绕杆12的环24、26，其中该粘合剂随后固化，从而形成粘合至杆12和容器锥形表面34、44的有角的楔。
固化的粘合剂材料形成具有一系列环形锥形表面的套筒，该一系列环形锥形表面限定位于杆12与容器锥形表面34、44之间的一系列环形楔。该硬化的粘合剂套筒与抽油杆12形成粘合，以抵抗当对杆12施加压力时产生的剪切力，该剪切力能将抽油杆12从端部接头30拉开。此外，施加于杆12的拉力迫使固化的粘合剂材料的环形楔与杆的圆柱形外表面28粘合并且与连接器构件的锥形表面34、44粘合。这就使径向向内引导至端部接头30的中心线轴线c-c的压力将粘合剂材料的环形楔压靠在杆12上，从而克服施加于杆12的这种拉力作用，将杆12保持在连接器构件30内的适当位置。
为避免这种压力造成杆12上的过大的力的集中，楔必须形成为使得在套筒的横截面区域上没有突然的变化。楔对作用于其上的压力的所需效果是使力分散，而不是使力集中。套筒的横截面区域必须尽可能平滑地变化，以便压力均匀地沿杆12的末端分散，而不是过多地集中在杆12的任何部分上。
本发明的抽油杆的端部接头30具有打开的轴向外端53和闭合的轴向内端33。第一环形表面或楔34接近打开端53，第二环形表面或楔44远离打开端，并且接近闭合端33。所述第一环形表面34和第二环形表面44的过渡表面35由线a-a之间的区域所限定。容器32的过渡表面35以波形的形状形成，该波形具有更接近所述打开端53的向外锥形部分和更接近闭合端33的向内锥形部分。过渡部分35不凹形地弯曲以接触杆22的外表面，而是渐近地弯曲，以便表面35渐近地接近圆柱形杆表面22，而不是拱形地或切向地接近。如上所述，将理解渐近曲率与拱形或切线曲率之间的区别。环形过渡表面的任何非渐近的曲率将在形成的楔内产生突然的不连续，从而可能导致在杆体12上产生破坏力的尖峰。因此，对于过渡表面的曲率渐近特性，表面35的横截面优选为S形、正弦波形或简单的波形。
波形过渡表面35使从近环到远环的过渡平缓，并且实现了避免在杆12上形成应力峰值的所需效果。由于固化的粘合剂的变形通过套筒的过渡表面传递，故表面的波形用于使该粘合剂材料的变形平缓。因此，压力从不集中于杆12的任何特定点上并且在该点上超过杆12的材料强度。类似地，过渡表面19限定在最接近线b-b之间的闭合端33的环或楔之间。过渡表面19近似为波形，并且渐近地接近杆12的远端的外表面22。表面19在本发明中甚至在一个实施例中仅包括一个楔。本发明的过渡表面的软轮廓分布作用于杆12的力使得所述力不超过杆12的材料强度。不存在曲率的突然改变，该变化在抽油杆12中形成高应力区域，从而可能导致杆失效。应当了解的是，端部接头30的其它实施例可包括一个环，或可包括两个以上的环。在任何情况下，这应在本发明的范围内并且不应视为本发明的限制。
图4A示出端部接头30的改进设计的另一个实施例。图4A所示的端部接头30包括两个楔区域，顶部区域或顶楔72和底部区域或底楔74。但是，应当了解的是，可使用两个以上的楔区域或仅使用一个楔区域。该改进的设计包括增加了粘合剂所填充的区域的改变，并且改变环的外壁的倾斜角。因此，增加楔或多个楔的尺寸，该楔在杆和接头组装之后在通过拉动该杆来设置固化的粘合剂时形成。通过试验和实际的现场使用数据，已经发现这些设计改变已经增加了杆和端部接头的粘合的寿命，同时避免现场中的过早失效。在改进中，任何或所有的楔设计可被改变。但是，可以预见的是，因为现场试验表明由于负载荷最高的应力集中通常在顶楔72处，仅改进该顶楔72。
优选地，楔的改进将在过渡表面19上形成倒锥(back relief)。由楔的增加的表面积提供的倒锥将作为减震器，用于当向下推动杆时由负载荷产生的力。
通常在现有技术中，楔壁或环形表面70由半径为约6英寸(6”)的圆限定。但是，已经发现的是，通过将半径增加至约20英寸(20”)，足够地增加环26面积，以在杆和端部接头的安装期间提供更坚固的楔。半径的增加使得楔更长并且表面积增加，从而提供更坚固的楔，特别是在背侧(楔接近杆端60的一侧)，其中楔必须受拉地夹持以及抵抗任何负载荷的压力。此外，半径的增加使得为上述环之间的平缓过渡提供更加重要的渐近关系。该半径的增加软化了曲线，从而形成更渐近的关系。此外，由于圆半径的变化，顶楔72的直径76优选地从约27英寸(27”)增加至约38英寸(38”)。应当了解的是，顶楔72的直径主要取决于端部接头30的尺寸(直径)。因此，根据端部接头30的初始尺寸和端部接头30将被安装于其上的杆12的直径，直径76可大于或小于38英寸(38”)
优选地，为构造端部接头的内室的轮廓，需要更精确的加工来为楔提供区域。作为例子而非限定，优选地，首先在端部接头中为室32钻定位孔。优选地，定位孔尺寸略小，从而在接头30的末端处提供与杆端60相配合的更精确的中心孔37。应当了解的是，中心孔37的适当位置在组装期间提供了更对称的楔。此外，中心孔37优选地钻削成以便在中心孔37的末端处形成更直或更平行的角度。这些角度优选地在中心孔37的末端处提供增加的表面面积，从而为杆至端部接头连接提供更好的夹持区域，以及在杆与端部接头之间提供更精确的定心。如此所述，端部接头30至杆12的初始连接的优选方法包括将端部接头旋入杆上，以移走未固化的粘合剂，并且使端部接头30在杆12上适当地居中。因此，应当了解的是，中心孔37的适当切削是确保端部接头30至杆12的适当连接的重要步骤。在已经适当地切削该中心孔37后，进行加工步骤以切削楔区域的不同角度和半径。
应当了解的是，尽管圆的半径和环的直径的优选公差为正/负0.003(+/-0.003)，可根据个人偏好和机器以及操作员能力使用不同的公差，并且其视为在本发明的范围内。还应看出的是，半径尺寸和范围在此处作为示例和参考，同样，超出在此所给的示例的圆的半径的变化不应视为偏离本发明的教导。此外，应当了解的是，此处描述的端部接头可与具有任何长度的任何抽油杆结合使用，并且不应视为对本发明的限制。
再次参考图1，优选地，连续抽油杆12为柔韧的，足以缠绕在大直径的卷轴上，以便将连续抽油杆12从制造设备运输至现场以插入井筒8内。应当了解的是，一定的横截面形状，诸如钻石形或其它多边形，将便于使连续杆缠绕为更紧的直径，从而提高连续杆的运输性和使用性。本领域技术人员应当了解的是，连续抽油杆12将减少抽油杆柱的整体重量，因为大多数金属端部接头30被取消，并且将减少处理时间，因为在抽油杆12被降低至井筒8内时或之前，不需要将多个更短的抽油杆首尾连接。还应当了解的是，缠绕的连续抽油杆12的卷轴可在现场被卸载以插入井筒8内，或卷轴可安装在拖车上，使得连续抽油杆12将从安装在拖车上的卷轴展开，并且直接插入井筒8内。可以设想的是，使用多种方法展开连续抽油杆12，并且将杆12插入井筒内。这些方法节约了当首尾连接多个常用的抽油杆时或当必须将抽油杆柱12a和/或井下泵14从井筒拉出时消耗的昂贵的钻机停工时间。
图1A示出另一个实施例，其中连续抽油杆柱12a包括一个以上的连续抽油杆12。优选地，每个连续抽油杆12的长度范围为1500英尺至2000英尺。但是，应当了解的是，可使用更长或更短的长度，并且长度的选择取决于如下因素，例如但不局限于特殊应用、连续杆卷轴的尺寸限制、运输成本和实用性、以及井操作员和/所有者的偏好。连续抽油杆12优选地利用此处详述的端部接头30(参见图4)连接在一起。本领域技术人员应当了解的是，包括一个以上的连续杆12而非单个的连续杆12的抽油杆柱12a将仍然减小杆柱的重量以及获得更快的安装。甚至在非常深的井中，到达井下泵14与泵驱动器10之间所需的连续抽油杆12的数量将显著小于当使用约长37英尺长的常用抽油杆时的情形，并且因此显著减少将各个杆组装至杆柱12a所需的端部接头30的数量。
参照图1和1A，通常，抽油杆12通过抛光杆(未示出)连接于泵驱动器10。优选地，抽油杆12与端部接头30(图4)相适应，其中端部接头30的一端连接于抽油杆12，并且另一端适于连接于抛光杆。在抽油杆12的接近地下泵14的井下端，另一个端部接头30的一端连接于抽油杆12。端部接头30的第二端优选地适于连接于沉杆(未示出)。尽管可使用多种端部接头30，但是优选的端部接头30示于图4和4A中。应当了解的是，当使用一个以上的连续抽油杆12或常用长度的抽油杆12时，优选使用额外的端部接头30来连接抽油杆12的连续的末端60，以组装连续抽油杆柱12a。优选地，如果抽油杆12和泵14连接在沉杆下方，则沉杆用于帮助抽油杆12和泵14通过井筒降低。沉杆还有助于防止抽油杆柱12a的弯曲并且拉伸抽油杆柱12a，从而使得在柱12a的底部处的冲击大于表面处的冲击。沉杆和抛光杆的使用和选择在本领域公知，在此不对其进行进一步描述。
图7示出连续抽油杆12的一个实施例的截面图。优选地，抽油杆12通过沿大致纵向的方向16布置多股玻璃纤维粗纱而制成。但是，应当了解的是，纤维粗纱和/或玻璃纤维簇(mat)可被布置成使得具有纵向排列的纤维16和横向排列的纤维18。纵向排列的纤维16为抽油杆12提供主要的抗拉强度。横向排列的纤维为抽油杆12提供了更大的耐压强度。本领域公知的是，在泵送循环期间当泵驱动器10提升或推动抽油杆柱12a时，抽油杆12将拉伸，然后返回至其正常位置。杆12的拉伸和松弛使得井下泵14的泵冲程长于泵驱动器10的冲程。因此，当泵驱动器10沿纵向朝向泵14或远离泵14移动抽油杆12时，纵向排列的纤维16优选地提供所需的强度以维持杆的完整性。应当了解的是，如果主要的压力沿抽油杆12的纵轴，则可能不需要额外的横向纤维18。但是，这种纤维18对于某些应用是必须的，并且视为在本发明的范围内。应当了解的是，在整个说明书内，抽油杆12指的是使用玻璃纤维或玻璃纤维簇的玻璃纤维抽油杆12。但是，其它包括合成物的有机和无机纤维的使用也在本发明的范围内，并且不应视为本发明的限制。
现在参照图6，玻璃纤维、粗纱或簇总体表示为40，并且优选地纵向排列(图5)，但如果需要的话也可横向排列。然后，纤维40在树脂溶液42中浸湿。应当了解的是，如果纤维大致纵向排列或纵向和横向排列，则此处描述的制造连续抽油杆12的方法大致相同。优选地，树脂15为一种热固性树脂，但是可使用其它树脂或粘合剂。图5示出占据了纤维40之间的空间的树脂15。在纤维40已经在树脂溶液42中浸湿之后，通过至少一个模具43将纤维40拉出。模具43优选地将浸湿的纤维40形成为所需的横截面。应当了解的是，所需的横截面形状可具有几乎所有的所需横截面，诸如但不局限于圆形、椭圆形、矩形、正方形、三角形、八角形、其它多边形或各种其它形状。但是优选的横截面形状为大致多边形，其被本领域技术人员称为钻石形(图5A中的112所示)。还应当了解的是，模具43可为冷模或可为热模，其中热模当成形纤维杆12通过模具43时开始将其固化。当杆12通过加热区或固化炉45而经过模具43时，杆12被进一步固化。应当了解的是，模具43和加热区或固化炉45可为两个单独的单元，或可为单个单元，其中杆12被模具43成形，并且几乎同时被固化。
还应当了解的是，杆12可以是空心的。空心杆可用于多种应用，包括但不限于承载电缆以在表面与井下之间传输信号，允许空心芯部内产生流体以消除相关问题，允许向井下泵送抑制剂或其它化学物质以允许连续杆12具有更大的柔韧性(例如缠绕在卷轴上，或通过向空心芯部内放入加重材料而为柱增加重量)。
应当了解的是，连续抽油杆12不被切割为约37英尺的更常用的长度，而是被拉伸为几乎任何的预定长度，例如但不限于10,000英尺至15,000英尺或更长的单个连续抽油杆12，或将被连接在一起(通过端部接头30)的在1,500英尺与2,000英尺之间的连续杆12。应当了解的是，如上所述，可拉伸成特殊应用所必需的更长或更短的长度。
固化的抽油杆12现在可缠绕在一个或多个大直径的卷轴50上。应当了解的是，卷轴50的直径可具有如下尺寸，即使得连续纤维杆或合成杆12在缠绕至卷轴50的过程期间不会损坏或断裂。因此，卷轴50的直径可足够大使得在缠绕操作期间不超过抽油杆的最小弯曲半径。其后，制造和缠绕的连续抽油杆12可被运输至现场或被储存，以供将来使用。合成或玻璃纤维杆制造的本领域技术人员应当了解的是，连续抽油杆12可被制造为多种长度。可以想到的是，连续抽油杆12可被制造为用于特定深度，或可预先制造并且被切割者切割为所需长度，如图3的元件48所示。应当了解的是，当不能向特定地点运输连续抽油杆12的单个卷轴时，可将一个以上的连续抽油杆12连接在一起。在这种应用中，中间端部接头30的添加仍然相当节省重量和安装费用。还应当了解的是，多种不同的横截面构造，包括空心芯部，以及包括被连接在一起的一个以上的连续抽油杆的抽油杆柱也在本发明的范围内，并且不应视为是本发明的限制。
本领域已知的是，抽油杆柱12a的长度为最接近表面的端部接头30明显增加了重量。尽管由于端部接头环的锥形设计和形成在其内的楔所产生的较大重量，但是优选的端部接头30将仍然连接于抽油杆柱12a，并且不向抽油杆柱12a传递破坏力。从前述可看出，本领域技术人员应当了解的是，优选的端部接头30允许超过10,000至15,000英尺的相当长的连续抽油杆12用于致动井下泵14，而不分离杆12和端部接头30，或由于从端部接头30传递至杆的力而使杆12破坏。
图7示出连续抽油杆12的可选实施例，为清楚起见用12b表示。如图7所示，连续抽油杆12b成锥形使得连续杆12b的外径在接近表面和泵驱动器10的末端22处较大，并且在接近地下泵14的下端24处具有较小的外径。本领域已知的是，因为从泵驱动器10到达地下泵14所需的柱的总重量，抽油杆柱12b的上端通常必须比下端支承更大的重量。因此，具有更大上端22的连续抽油杆12b将允许支承连续抽油杆12b的更大重量(因此支承更大长度)。应当了解的是，因为上抽油杆端22和下抽油杆端24具有不同的外径，故图7所示的实施例需要用于上端22和下端24的不同尺寸的端部接头30a、30b。还应当了解的是，如果抽油杆柱12a包括一个以上的连续抽油杆，则每个杆部分的各个上下端60可具有不同直径，但是优选地，整个抽油杆柱12a将从最接近表面的末端向最接近地下泵14的末端成锥形。此外，可以设想的是，甚至包括多个独立抽油杆的抽油杆柱12a，例如但不限于约37英尺长的用多个端部接头连接在一起的杆，可从上端向下端成锥形。在这种实施例中，每个杆12优选在下井方向上至少具有轻微的锥度。因此，每个抽油杆12可具有略微不同的上直径和下直径。但是，更实际的情况要求通过使柱的长部分成锥形而使整个柱成锥形，其中该部分可包括数千英尺的抽油杆12，该抽油杆12具有某个选定直径，并且然后使随后的抽油杆12柱的下部分具有略微较小的直径。
应当了解的是，某些特征和子组合具有实用性，并且可被采用而不参考其它特征和子组合。这由权利要求的范围所设想，并且在权利要求的范围内。从上述描述可看出，已经提供了抽油杆12和端部接头30的新组合，该抽油杆12包括连续抽油杆，该端部接头30阻止脱离并且用于具有足够直径的抽油杆12，如果该抽油杆12为连续的，则不存在接头。此外，已经提供了端部接头30的改进设计及制备和组装杆12和端部接头30的方法。尽管已经描述和公开了特定示例，但是本申请的发明被认为是包括并且意图包括任何等同的结构，并且可用多种不同的方式构造，从而以前述的常用方式运行和操作。因此，应注意的是，出于示例目的的此处详述的实施例当然可进行结构、设计、应用和方法的多种变型。因为多种变化和不同的实施例可在所教导的发明原理的范围内实现，并且因为可根据法律的描述性要求对此处详述的实施例进行多种改进，应了解的是，此处的细节解释为示例性的而非限定性的。