滑动促动管连接器的制造方法与工艺

本发明大体而言涉及油气井的钻进和开采，且更特定而言，涉及用于管构件的滑动促动连接器的设计。

背景技术：
立管为在离岸钻井、开采、输出、输入、采矿和独立式操作中用于从离岸平台到水下井口和从水下井口引导诸如钻柱或开采管柱的油管柱且用于提供用于流体循环手段的大直径的管。油管柱通过立管下放。流体从平台向下循环通过油管柱，通过钻头或其它子组件出来，且在立管内径与油管柱外径之间的空间返回到平台。由海浪、水流和离岸平台的移动造成的环境力以及由于重流体的重量造成的内力将构成施加到立管上的较大负荷。此外，利用表面防喷器的高压钻井立管可经受完全井筒压力。在立管的每个连续接头之间的连接将能耐受这样的负荷。现有技术利用螺栓凸缘型连接器或者利用径向定向的螺钉来装配立管或接头连接，其中径向定向的螺钉移动卡箍(dog)以与立管上的轮廓接合和脱离。这两种方法都需要利用扳手或螺柱(stub)张紧装置来操纵，使得人员很靠近钻探平台豁口(drillingslot)较长时段，且增加了执行该任务的危险水平。在另一现有技术实施例中，立管箱形(box)端形成为带有腔且锁定构件位于腔内。锁定构件具有与相邻立管的销形端上的轮廓配合的轮廓。此立管组件包括特殊凸轮(cam)圈，其由在平台上的特殊设备来促动。特殊设备使得凸轮将锁定构件移动为与销形端的轮廓接合以固定立管的管。这些凸轮组件可显著地增加平台的成本，这归因于用于特殊设备和更昂贵的立管构件的增加的资本成本。因此，将需要能快速装配而不需要使人员位于紧邻钻探平台豁口较长时段且具有较低资本成本的允许坚固连接的立管接头。在又一现有技术实施例中，立管端形成为具有凹槽。夹头(collet)或开口圈可包围立管端且套筒可包围夹头或开口圈。套筒将在内径上具有特殊形成的螺纹，其接合在夹头或开口圈的外径上的配合的螺纹。套筒相对于夹头或开口圈的旋转使得夹头或开口圈径向收缩以将立管端联接在一起。在利用夹头的实施例中，夹头具有内径凹槽，内径凹槽将接合形成于立管端上的凹槽。在利用开口圈的实施例中，开口圈的径向收缩将造成在立管端上的凹槽接合。在这些实施例中，一个立管端将在外径部分上具有凹槽，且一个立管端将在内径部分上具有凹槽。这些立管组件需要大量的制造时间来加工复杂的夹头或开口圈接合部件。此外，立管的强度可受到夹头构件的强度的限制，夹头构件为通常形成为具有较薄侧壁且经受更高比率的疲劳失效的构件。另外，装配这些连接器将需要工人接近旋转机械。这存在较高的使工人受伤的风险。因此，需要一种立管接头，其允许不受插置部件限制的坚固连接，其能快速地装配而不需要复杂地加工的部件。

技术实现要素：
由本发明的优选实施例来大体上解决或避免这些和其它问题且大体上实现技术优点，本发明的优选实施例提供用于管构件的成本节约的快速装配连接器。根据本发明的实施例，公开了一种管连接器。该管连接器包括第一管构件，其具有轴线和端部，其中凹槽形成于端部的外径上；该管连接器还包括第二管构件，其具有端部，端部具有由槽分开的多个箱形端指状物和形成于箱形端指状物的内表面上的凹槽，第二管构件与第一管构件同轴。当在初始位置，第一管构件插入于第二管构件的端内时，第一管构件的凹槽靠近第二管构件的凹槽。该管连接器还包括外套筒，其置于箱形端指状物周围。外套筒相对于箱形端指状物的轴向移动造成外套筒的内表面抵靠箱形端指状物的外表面滑动，使得箱形端指状物径向收缩与第二管构件的端部上的凹槽接合，从而在装配位置将第一管构件固定到第二管构件上。根据本发明的另一示例性实施例，公开了一种管连接器。该管连接器包括第一管构件，其具有轴线和端部，其中凹槽形成于端部的外径上。该管连接器还包括第二管构件，其具有端部，端部具有由槽分开的多个向外偏压的箱形端指状物、形成于箱形端指状物的内表面上的凹槽、以及在箱形端指状物的外表面上的弓形表面，第二管构件与第一管构件同轴。随着凹槽靠近第二管构件端部，第二管构件凹槽的深度增加，以及随着凹槽靠近第一管构件端部，第一管构件凹槽的深度减小。当在初始位置，第一管构件插入于第二管构件的端部内时，第一管构件的凹槽靠近第二管构件的凹槽。该管连接器还包括外套筒，其置于箱形端指状物周围且具有渐缩内表面。外套筒相对于箱形端指状物的轴向移动造成外套筒的渐缩内表面抵靠箱形端指状物的外表面滑动，使得箱形端指状物径向收缩与在第二管构件的端部上的凹槽接合，从而在装配位置将第一管构件固定到第二管构件上。根据本发明的又一实施例，公开了用于结合管构件的方法。该方法提供第一管部件，其具有销形端；以及具有箱形端的第二管构件，箱形端具有向外偏压的指状物；和可轴向移动的套筒，套筒具有内凸轮表面。该方法将第一管构件的销形端插入于第二管构件的箱形端内以使得在初始位置在箱形端和销形端上的相对的凹槽彼此靠近。该方法使得在箱形端的外表面上的套筒在轴向朝向第一管构件移动，以使得第二管构件的箱形端的箱形端指状物向内移动与第一管构件的销形端接合，来完全接合相对的凹槽且将第一管构件固定到第二管构件。根据本发明的又一示例性实施例，公开了一种管连接器。该管连接器包括第一管构件，其具有轴线和端部，其中螺纹形成于端部的外径上；第二管构件，其具有端部，端部具有由槽分开的多个箱形端指状物和形成于箱形端指状物的内表面上的螺纹，第二管构件与第一管构件同轴。当在初始位置，第一管构件插入于第二管构件的端部内时，第一管构件的螺纹靠近第二管构件的螺纹。外套筒置于箱形端指状物周围且具有内表面。外套筒相对于箱形端指状物的轴向移动造成外套筒的内表面抵靠箱形端指状物的外表面滑动，使得箱形端指状物径向收缩与在第二管构件的端部上的螺纹接合。以此方式，在装配位置将第一管构件固定到第二管构件上。根据本发明的又一实施例，一种管连接器，包括：第一管构件，其具有轴线和端部，其中凹槽形成于所述端部的外径上；第二管构件，其具有：端部，所述端部具有多个向外偏压的箱形端指状物，所述箱形端指状物由槽分开；形成于所述箱形端指状物的内表面上的凹槽；以及，在所述箱形端指状物的外表面上的弓形表面；所述第二管构件与所述第一管构件同轴；随着所述凹槽靠近所述第二管构件端部，所述第二管构件凹槽的深度增加；以及随着所述凹槽靠近所述第一管构件端部，所述第一管构件凹槽的深度减小；其中，当在初始位置，所述第一管构件插入于所述第二管构件的端部内时，所述第一管构件的凹槽靠近所述第二管构件的凹槽；外套筒，其置于所述箱形端指状物周围且具有渐缩内表面；以及，其中，所述外套筒相对于所述箱形端指状物的轴向移动造成所述外套筒的渐缩内表面抵靠所述箱形端指状物的外表面滑动，使所述箱形端指状物在径向收缩成与所述第二管构件的端部上的凹槽接合，从而在装配位置将所述第一管构件固定到所述第二管构件上。根据本发明的又一实施例，管连接器还包括：解锁圈，其插置于所述第一管构件与所述外套筒之间；其中，所述解锁圈具有置于所述外套筒的内径凹槽内的第一端；其中，所述解锁圈具有从所述解锁圈的底部延伸的在与所述第一端相反的第二端上的突起；将所述箱形端指状物从初始位置移动到装配位置的外套筒沿第一方向的轴向移动在轴向向上移动所述解锁圈；以及，其中，将所述箱形端指状物从所述装配位置移动到所述初始位置的外套筒沿第二方向的轴向移动在轴向向下移动所述解锁圈，将所述突起插置在所述第一管构件和第二管构件的凹槽之间以分开所述第一管构件和第二管构件。根据本发明的又一实施例，管连接器还包括：在所述第一管构件的端部与所述外套筒之间的密封件。根据本发明的又一实施例，管连接器还包括：在所述第二管构件的所述端部与所述外套筒之间的密封件。根据本发明的又一实施例，凹部形成于所述箱形端指状物的外径表面中，所述凹部分开所述弓形外表面与所述箱形端指状物的柱形外表面。根据本发明的又一实施例，一种用于结合管构件的方法，包括以下步骤：(a)提供具有销形端的第一管构件；(b)提供具有箱形端的第二管构件和具有内凸轮表面的可轴向移动的套筒，所述箱形端具有向外偏压的指状物；(c)将所述第一管构件的销形端插入于所述第二管构件的箱形端内，以使得在初始位置在所述箱形端和所述销形端上的所述相对的凹槽彼此靠近；以及(d)使得在所述箱形端的外表面上的套筒在轴向朝向所述第一管构件...