专利名称：用于组合管连接的锁闭设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于使用在钻井装置上的组合管连接的机械锁闭设备。
背景技术：
在钻井中，当钻柱垂直位于井的中央时，顶部驱动器或钻塔用作驱动单元来旋转并操作钻柱。钻塔在大约1980年进入市场以替代到那时一直是唯一可使用的驱动系统的方钻杆和转台。钻塔的主要目的是在顶部将旋转动量提供给钻柱，而不是通过旋转管来提供。由于应用布置在管上的液压马达或电动马达，该系统可旋转并在钻井中连续地抽吸钻井泥浆。钻塔频繁地使用在陆基钻井装置上。钻塔通过该工业中使用的标准螺纹而直接连接到钻柱顶部。
该连接包括公螺纹和相应的母螺纹部分。使用了API和NC螺纹。进一步的规格可在API标准中得到。
一些机器使用了转矩扳手来拧紧和拧松在钻机和钻柱之间的连接。例如在如下的连接中·在钻机和中间接头之间(在钻塔和中间接头/交叉接头之间)·在中间接头和内部喷射防止器(IBOP)之间·在钻机和IBOP之间·如果安装了多个IBOP，则在各IBOP之间，以及·在IBOP和保护接头之间。
作为转矩扳手的替代，钻机可以提供有备用抓取器。在该装置中，钻机的驱动单元用作动力源，以提供拧紧或拧松上述连接时所需的转矩。
对于提供有备用抓取器或备用钳的钻机，重要的是当钻机从钻柱释放时，在钻机和上述元件之间的连接保持完整。在各部件之间的互锁通常由一组带有内锥形槽和配合开口内环的法兰提供。当法兰通过多个螺栓连接时，内环被推向连接单元并提供了通过摩擦锁闭。这导致了安全的锁闭，但是安装和拆卸花费时间且伤害的风险高。
发明内容
本发明的目的是提供用于钻井装置上的螺纹管连接的机械锁闭设备，该锁闭设备不使用法兰连接而提供了可靠的锁闭。
本发明的进一步目的是提供一种锁闭设备，它可不考虑被连接的管的径向定向而应用。
本发明的进一步目的是提供一种锁闭设备，与目前使用中的法兰装置相比，它运行更安全和快捷。
参考如下附图在优选实施例中对本发明进行详细描述，各图为图1是根据本发明的锁闭设备的分解视图，图2是根据本发明的锁闭设备的透视图，图3是第一锁闭环的透视图，图4是第一锁闭环的侧视图，图5是图3和图4中环的轴向侧视图，图6是图3和图4中环的轴向侧视图，图7是图3和图4中环带有截面A-A和截面B-B的侧视图，图8是第二锁闭环的透视图，图9是第二锁闭环的侧视图，图10是图8和图9中环的轴向侧视图，图11是图8和图9中环的轴向侧视图，图12是图8和图9中环带有截面A-A和截面B-B的侧视图。
具体实施例方式
本发明包括用于锁闭钻井装置中使用的螺纹管连接的设备。锁闭装置包括带有轴向齿3、4、5、6的第一和第二环1、2和带有多个凹槽和齿9、10、11、12的连接单元7、8。锁闭设备意图于在环1、2定位和锁闭前除了根据当前规范而施加的转矩动量之外，进一步固定连接。
由于齿3、4、5、6的数量和齿的分布，螺纹连接完成之后，锁闭可以相对于连接单元7、8之间相互径向位置而独立的施加。因为在第一和第二锁闭环1、2上的齿3、6的数量不同且其互相定位不同，这是可能的。第一环1和第二环2分别具有偶数和奇数个齿3、6，还在钻机/钻柱连接或其它连接7、8中具有相应数量的凹槽11、12。在本实施例中，在第二环和第一环中分别具有17和18个齿3、6。齿3、6平均地绕环的外围分布，如图2和图4中所示。然而，齿3、6的数量可以变化，它们的尺寸和绕外围分布也可以变化。然而，改变这些参数将导致两个连接单元之间径向变位的系统公差的变化。优选的尺寸比例在附图中所示。
在每个连接中两个锁闭环1、2通过多个分别在第一锁闭环1和第二锁闭环2的第一边缘上轴向定向的齿4、5互相啮合。在本例中，在每个环1、2上具有4个齿4、5。当连接螺纹部分时，两个锁闭环1、2尽可能紧的相互邻接，四个齿4、5啮合在相应的槽中。当螺纹部分连接好后，两个锁闭环1、2被分开且在连接单元上的台肩15、16上旋转，以使第一和第二锁闭环1、2上另一边缘上的齿3、6与在两个连接单元7、8上的凹槽11，12啮合。环可以被手动、机械地或通过其它方式分开，且然后通过锁闭装置13锁闭，该锁闭装置例如布置在锁闭环1、2的一个上的腔14内的螺栓。环1、2的最终位置取决于连接单元相互之间的径向定向。因为齿3、6的数量和其定向不同，总存在位置使得两个锁闭环1、2同时啮合到位于两个连接单元7、8上的凹槽11、12。因此，锁闭环1、2将相互啮合且锁闭环1、2的每个将分别啮合第一和第二连接单元7、8。锁闭环因此提供了两个连接单元7、8相互之间的径向互锁，使得它们不能被旋离。
对在附图中所示的根据实施例的两个锁闭环1、2进行如下设计。第一锁闭环1提供有四个齿4和凹槽，用于与在第二锁闭环2上的同样形状的齿5和凹槽啮合。在例子中，齿4、5形成环边缘的45度扇形。齿的高度为73mm。凹槽以必需的间隙相应于齿4、5。在两个环1、2相对侧的齿3、6，即在与连接部分7、8啮合侧的齿3、6，在第一和第二锁闭环1、2上形成不同。
第一锁闭环1在面向连接单元7的一侧提供有奇数个齿3。在图3中的例子中，齿3的数量为17，因此，凹槽的数量为17。齿3的一半和凹槽的一半一起形成环边缘的10.59度的扇形。每个齿3的高度为10mm，且每个凹槽以必需的间隙相应于连接单元上的齿3。
第二锁闭环2在面向连接单元8的一侧提供有偶数个齿6。在图2中的例子中，齿的数量为18，因此，凹槽的数量也为18。齿6的一半和凹槽的一半一起形成环边缘的10度的扇形。每个齿6的高度为10mm，且每个凹槽以必需的间隙相应于连接单元8上的齿6。
所有尺寸可以变化且必需适合于连接单元7、8的尺寸且适合于作用在锁闭设备上的力。因此，所有尺寸仅是例子，且本发明唯一地通过后附的权利要求书加以限制。
权利要求
1.用于锁闭螺纹管连接的装置，其中两个连接单元(7、8)有螺纹且分别提供母螺纹部分和公螺纹部分，它们旋在一起，该锁闭装置包括第一锁闭环(1)和第二锁闭环(2)，带有第一侧和第二侧，锁闭环径向相互锁闭连接单元，其特征在于，锁闭环的第一侧和第二侧包括齿和中间凹槽，其中第一环(1)和第二环(2)以在它们的第一侧的相应的齿(4、5)互相啮合，且两个环(1、2)的每个具有不同数量的形成在它们第二侧的凹槽和齿(3、6)，该两个面对它们各自的连接单元(7、8)的第二侧形成为在环(1、2)被轴向方向分离后啮合相应数量的形成在连接单元(7，8)的面对边缘上的台肩上的凹槽(11、12)和齿(9、10)，且同时在第一环(1)和第二环(2)之间的相互啮合被保持。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，锁闭环(1、2)布置为在连接单元(7、8)上的台肩(15、16)上径向和轴向方向滑动。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，锁闭环(1、2)在面对连接单元(7、8)侧提供有带直齿侧的齿(3、6)和带斜侧的凹槽。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，连接单元(7、8)提供有带斜齿侧的齿(9、10)和带直侧的凹槽(11、12)。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，相互啮合的齿(3、6、9、10)和凹槽(11、12)形成为具有足够的间隙以吸收锁闭环(1、2)的可能的小变形。
6.使用根据权利要求1所述的装置锁闭螺纹管连接的方法，其特征在于如下步骤-在连接单元(7、8)的台肩(15、16)上布置两个锁闭环(1、2)，它们通过在其第一侧上的齿(4、5)和凹槽相互啮合，-将连接单元(7、8)旋在一起，-连接单元(7、8)旋在一起后，将锁闭环(1、2)的第二侧的齿(4、5)和凹槽与连接单元(7、8)的凹槽(11、12)和齿(9、10)啮合，-在轴向方向将环(1、2)分开，-在轴向方向通过锁闭装置(13)相互锁闭锁闭环(1、2)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，锁闭环(1、2)手动地在轴向方向分开且通过锁闭螺栓(13)锁闭。
全文摘要
用于锁闭螺纹管连接的装置，其中两个螺纹连接单元旋在一起。锁闭装置的特征在于它包括两个通过位于它们的第一侧的相应的齿和凹槽互相啮合的锁闭环。两个环的每一个在其第二侧具有不同数量的齿和凹槽。两个面对连接单元的第二侧形成为在环在轴向方向分开后啮合形成在连接单元相对侧的台肩上的相应数量的凹槽和齿，同时保持第一和第二环之间的啮合。
文档编号E21B17/02GK1853030SQ200480026893
公开日2006年10月25日 申请日期2004年9月17日 优先权日2003年9月18日
发明者B·阿斯 申请人:挪威国家油井公司