管连接器的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年4月10日提交的美国临时专利申请no.62/146,073和2016年2月3日提交的美国常规专利申请no.15/014,941的优先权的权益，上述申请均通过引用合并入本文。

本公开大致涉及用于从井生产流体的管段的组装。

背景技术：

流体(例如碳氢化合物、水等)的地下储层通常通过向储层中钻井并通过管道将流体泵送出储层而被开采。用以从储层采出流体的管柱可以由单独的管道节组装成。这些节通常利用两端的外螺纹端进行螺纹连接，并且在两端上通过带有内螺纹端的连接器连接。生产的流体可以使用人工举升方法通过管柱向井上输送，该人工举升方法包括使用杆柱，诸如螺杆泵。在一些情况下，杆柱在生产管道的节之间的连接器处比在生产管柱中的其它地方更严重地磨损。杆磨损可导致杆柱断裂。为在杆柱断裂之后继续生产，杆柱的井上部分必须被拉起，而杆柱的井下部分必须从生产管柱捞起。拉起生产管柱及捞起断裂的杆导致时间损失和额外的成本。

技术实现要素：

本文公开一种用于生产管柱的管连接器，所述生产管柱包括用于人工举升的杆柱；并公开使用和制造该管连接器的方法。当使用旋转杆生产方法，诸如使用螺杆泵时，杆柱可能被迫使抵靠生产管柱的内表面，例如在井的偏离部分中。在杆柱在外螺纹端(典型地在生产管道节上)和内螺纹端(典型地在连接器上)的接合处被迫使抵靠内螺纹连接器时，杆柱抵靠连接器的旋转会导致杆磨损。杆磨损可导致使得杆柱断裂。为在杆柱断裂之后继续生产，可以拉起杆柱的井上部分，并将杆柱的井下部分从生产管柱捞出。这些及其它改正措施使得井的生产成本复杂化且增大。因此，减轻减轻连接器处的杆磨损。

本文公开的所述管连接器包括在所述管连接器的内表面上在所述管连接器的内螺纹端或其它连接部分之间的保护部分。所述保护部分包括保护材料，相对于典型地用以制造生产管道连接器的等级的钢或其它材料，所述保护材料较软并具有与所述杆柱的低摩擦系数。结果，所述保护部分与在所述连接器的其它部分上发现的钢表面的情况相比对所述杆柱磨损小。所述连接器沿着所述保护部分的内径等于或窄于所述内螺纹端之间的其它地方。结果，所述杆柱将优先于所述连接器的其它部分接触所述保护部分。由于所述杆柱优先接触所述保护部分，并且所述保护部分与先前的管道连接器的钢主体相比磨损小，所以本文公开的所述管连接器与先前的管连接器相比可以减轻杆磨损。

本文公开的所述管连接器可以包括夹持部分，以便有利于利用动力钳使用所述连接器。所述夹持部分可以在所述连接器的连接部分之间延伸。所述夹持部分有利于利用动力钳夹持所述管连接器以建立或断开管之间的连接。夹持表面沿着所述夹持部分的外表面沿着所述管连接器中在所述管连接器的内径上无螺纹的部分延伸。在所述外表面上的所述夹持表面可以与所述内表面上的所述保护部分共同延伸。所述夹持部分至少与在建立或断开所述连接器和管段之间的连接时可能用在动力钳上的钳牙一样长。所述动力钳夹住所述管连接器上的夹持表面，并且施加上扣扭矩所需的对于所述管连接器的夹持力被集中在所述夹持部分，从而避免对所述主体中在所述内表面上具有螺纹的部分直接施力，并且与夹住内螺纹端连接部分的外表面相比，降低在给定扭矩值下螺纹损伤的可能性。

本文公开的所述管连接器可以包括所述夹持部分，所述夹持部分沿着所述夹持部分的长度的至少一部分的壁厚足以提供所述管连接器的加强部分。所述加强部分可以提供所述管连接器的抗变形性。在包括所述保护部分、所述夹持表面和所述加强部分的所述管连接器的示例应用中，观察到拧所述连接器所需的扭矩的增加，从而在相同转数下以更大扭矩值建立连接。扭矩-转数比的这种增加可能是由于所述加强部分提供的抗变形性造成的。所述加强部分可以包括扭矩止挡以有利于对连接施加扭矩至完全建立。所述加强部分有利于以更大的扭矩值在管道节或其它管段之间建立连接，而不需要所述连接部分具有任何特定螺纹构型。所述连接部分可以包括过盈配合螺纹，其匹配常用的美国石油协会(“api”)标准过盈配合螺纹(例如，生产管道上使用的8扣螺纹等)，以允许与先前的api管连接器的情况相比，使用所述管连接器以更大的扭矩值建立具有螺纹构型的管段之间的连接。使用包括所述保护部分、所述夹持表面、所述加强部分和api过盈配合螺纹的管连接器可有利于以最佳api规范值以上的扭矩值建立连接，并且在一些示例中，对于所用管外径和钢等级，以api最大规范或超过的api最大规范的扭矩值建立连接，并且降低螺纹损伤可能性。所述夹持表面有效位置供动力钳夹持。所述夹持表面的长度还有利于通过沿着所述长度散布额外质量而在所述连接部分之间包括所述加强部分，从而在减少连接器主体壁伸入贯穿管连接器主体的流路内的情况下提供所述加强部分。所述夹持表面的长度增加了对于增加所述主体沿着所述加强部分的给定壁厚的质量的贡献。所述夹持表面的长度还提供用于所述保护部分的附加内表面长度，这可有助于减轻杆磨损损伤。

在第一方面，本公开提供一种管连接器。所述连接器包括主体，所述主体具有用于连接两个管的相对的连接部分。保护部分沿着内表面的至少一部分在所述连接部分的中间延伸。所述保护部分包括保护材料，所述保护材料与所述主体相比对杆柱的磨损小。所述连接器在沿着所述保护部分的至少一部分处的内径等于或窄于所述连接器的其它部分的内径，以便使杆柱优先接触所述保护材料而不是接触所述主体的其它部分。所述连接器可以包括用于由动力钳夹持的延伸的夹持部分，并且可以进一步包括用于在管道节与所述连接器螺纹连接时增加所述管连接器的抗变形性的加强部分。

在另一方面，本公开提供了一种连接器，包括：在第一端和第二端之间延伸的主体；紧邻所述第一端的用于连接第一管的第一连接部分；紧邻所述第二端的用于连接第二管的第二连接部分；和保护部分，沿着所述主体的内表面的至少一部分在所述第一连接部分和所述第二连接部分中间延伸，所述保护部分包括保护材料，所述保护材料与所述主体相比对杆柱的磨损小。所述主体和所述保护材料在沿着所述保护部分的至少一部分处的保护部分内径等于或窄于所述主体的其它部分的内径。

在一些实施例中，所述保护部分包括固定在所述主体内的由所述保护材料形成的套筒。在一些实施例中，所述连接器包括沿着所述保护部分在所述内表面中限定的槽，并且其中所述套筒通过安置在所述槽内而被固定在所述主体内；在一些实施例中，所述套筒包括剖分式套筒。在一些实施例中，所述套筒抵靠所述保护部分和所述第一连接部分中间的止挡被固定；在一些实施例中，所述套筒抵靠所述止挡通过所述保护部分和所述第二连接部分中间的压环被固定。在一些实施例中，所述保护材料包括具有大约65肖氏d型硬度和大约0.10的动摩擦系数的聚乙烯。在一些实施例中，所述保护材料包括具有在大约75和大约85之间的肖氏d型硬度和大约0.20的动摩擦系数的尼龙。

在一些实施例中，所述保护部分包括结合到所述内表面的保护材料层。在一些实施例中，所述保护材料包括热固性树脂；在一些实施例中，所述热固性树脂包括具有6h的铅笔硬度(h标度)等级的锆熔结环氧粉末涂料。在一些实施例中，所述保护材料包括挤出固化涂料。在一些实施例中，所述保护材料包括金属合金涂料；在一些实施例中，所述金属合金涂料包括具有在大约45和大约55之间的洛氏c型硬度、泰伯磨损指数在大约12和大约16之间的耐磨性以及大约0.15的动摩擦系数的涂料。

在一些实施例中，所述第一连接部分包括具有在所述内表面上的用于与所述第一管连接的螺纹的第一内螺纹端，并且所述第二连接部分包括具有在所述内表面上的用于与第二管连接的螺纹的第二内螺纹端。在一些实施例中，所述连接器包括夹持表面，该夹持表面沿着所述主体的外表面在所述第一连接部分和所述第二连接部分中间延伸至少与用以将所述连接器与生产管道连接的一对动力钳的钳牙长度一样长的夹持长度。

在一些实施例中，所述夹持表面包括凹入夹持表面；所述主体沿着所述第一连接部分和所述第二连接部分具有第一外径并沿着所述凹入夹持表面具有第二外径；并且所述第一外径大于所述第二外径。在一些实施例中，所述第一外径和所述第二外径之间的第一外径过渡点位于所述第一端和所述凹入夹持表面中间；并且所述第一外径和所述第二外径之间的第二外径过渡点位于所述第二端和所述凹入夹持表面中间。在一些实施例中，所述第一外径过渡点位于所述外表面的与所述内表面上的所述第一连接部分共同延伸的部分上；所述第二外径过渡点位于所述外表面的与所述内表面上的所述第二连接部分共同延伸的部分上；并且主体的具有所述第二外径的一部分从钳夹持部分轴向向外延伸到所述第一连接部分和所述第二连接部分中的每个中；在一些实施例中，所述第一外径过渡点位于所述外表面的从所述第一连接部分沿着所述主体轴向向内的部分上；所述第二外径过渡点位于所述外表面的从所述第二连接部分沿着所述主体轴向向内的部分上；并且主体的具有所述第一外径的一部分从所述第一连接部分和所述第二连接部分中的每个沿着所述主体轴向向内延伸。

在一些实施例中，所述第一连接部分包括具有在所述内表面上的用于与所述第一管连接的螺纹的第一内螺纹端，并且所述第二连接部分包括具有在所述内表面上的用于与第二管连接的螺纹的第二内螺纹端。在一些实施例中，所述连接器包括夹持表面，该夹持表面沿着所述主体的外表面在所述第一连接部分和所述第二连接部分中间延伸至少与用以将所述连接器与生产管道连接的一对动力钳的钳牙长度一样长的夹持长度。

在一些实施例中，所述螺纹包括过盈配合螺纹，并且所述连接器进一步包括所述主体的加强部分，所述加强部分在所述第一连接部分和所述第二连接部分中间，用于在利用所述连接器建立连接时抵抗所述主体的变形。在一些实施例中，所述加强部分包括：第一扭矩止挡，被限定在所述内表面上紧邻所述第一连接部分，用于在所述第一管与所述第一连接部分连接时邻接所述第一管；和第二扭矩止挡，被限定在所述内表面上紧邻所述第二连接部分，用于在所述第二管与所述第二连接部分连接时邻接所述第二管。

在一些实施例中，所述加强部分进一步包括在所述第一扭矩止挡和所述第二扭矩止挡之间延伸的加强构件。在一些实施例中，所述保护部分沿着所述内表面大致且大致沿着所述加强构件的整个长度延伸；在一些实施例中，所述主体的内径沿着所述第一扭矩止挡和所述第二扭矩止挡之间的所述加强构件是大致恒定的；在一些实施例中，所述加强构件沿着所述主体且大致沿着所述夹持部分的整个长度延伸。在一些实施例中，所述加强构件沿着所述主体且大致沿着所述夹持部分的整个长度延伸。

在一些实施例中，所述第一连接部分包括具有在所述内表面上的用于与所述第一管连接的螺纹的第一内螺纹端，并且所述第二连接部分包括具有在所述内表面上的用于与第二管连接的螺纹的第二内螺纹端。在一些实施例中，所述连接器包括夹持表面，该夹持表面沿着所述主体的外表面在所述第一连接部分和所述第二连接部分中间延伸至少与用以将所述连接器与生产管道连接的一对动力钳的钳牙长度一样长的夹持长度。在一些实施例中，所述夹持长度是大约3.5英寸，并且所述连接器沿着所述第一连接部分和所述第二连接部分具有4.5英寸的外径；在一些实施例中，所述夹持长度比所述钳牙长度长大约两英寸；所述夹持长度是所述钳牙长度的大约两倍长。

在一些实施例中，所述第一连接部分包括具有在所述内表面上的用于与所述第一管连接的螺纹的第一内螺纹端，并且所述第二连接部分包括具有在所述内表面上的用于与第二管连接的螺纹的第二内螺纹端。在一些实施例中，所述连接器包括夹持表面，该夹持表面沿着所述主体的外表面在所述第一连接部分和所述第二连接部分中间延伸至少与用以将所述连接器与生产管道连接的一对动力钳的钳牙长度一样长的夹持长度。在一些实施例中，所述夹持长度是大约3.25英寸；所述连接器沿着所述第一连接部分和所述第二连接部分具有大约4.5英寸的外径；并且所述第一管和所述第二管各自包括3.5英寸外径的api过盈配合螺纹生产管道节。在一些实施例中，所述主体由j-55等级钢制造。在一些实施例中，所述加强部分包括所述主体的具有大约0.625英寸的壁厚的部分。在一些实施例中，所述保护部分内径比所述主体的其它部分的内径窄至少0.025英寸。在一些实施例中，所述保护部分内径是大约2.5英寸；在一些实施例中，所述保护部分沿着所述内表面延伸大约2.0英寸的长度。

在一些实施例中，所述第一管和所述第二管各自包括生产管道节。

在一些实施例中，所述第一管和所述第二管各具有3.5英寸的外径。

在一些实施例中，所述管具有2.375、2.875、3.5、4.5、5.5或7.0英寸的外径。

在一些实施例中，所述保护部分内径等于或窄于所述连接器被设计用于的生产管道的内径。

在一些实施例中，所述保护部分内径大致等于所述连接器被用于的生产管道的内径。

在另一方面，本公开提供一种制造连接器的方法，包括：提供连接器，所述连接器包括主体，所述主体具有在相对的连接部分中间的内表面部分；和将保护材料固定到所述内表面部分，以沿着所述内表面部分的至少一部分提供保护部分。所述保护材料与所述主体相比对杆柱的磨损小。所述主体和所述保护材料在沿着所述保护部分的至少一部分处的保护部分内径等于或窄于所述主体的其它部分的内径。

在一些实施例中，将保护材料固定到所述内表面部分包括将保护涂料施加到所述内表面部分。

在一些实施例中，将保护材料固定到所述内表面部分包括将套筒固定在限定于所述内表面部分中的槽内。

在一些实施例中，将保护材料固定到所述内表面部分包括将套筒抵靠止挡固定。

在一些实施例中，所述保护部分内径等于或窄于所述连接器被用于的生产管道的内径。

在另一方面，本公开提供一种连接器，用于使用具有钳牙长度的动力钳将第一管与第二管连接，所述连接器包括：在第一端和第二端之间延伸的主体；第一连接部分，紧邻所述第一端且包括在所述连接器的内表面上的用于连接第一管的螺纹；第二连接部分，紧邻所述第二端且包括在所述内表面上的用于连接第二管的螺纹；保护部分，沿着所述内表面的至少一部分在所述第一连接部分和所述第二连接部分中间延伸，所述保护部分包括保护材料，所述保护材料与所述主体相比对杆柱的磨损小；和沿着所述主体的外表面在所述第一连接部分和所述第二连接部分中间延伸的夹持表面，所述夹持表面沿着所述外表面延伸至少与所述钳牙长度一样长的夹持长度。所述主体和所述保护材料在沿着所述保护部分的至少一部分处的保护部分内径等于或窄于所述连接器的其它部分的内径。

在一些实施例中，所述保护部分包括固定在所述主体内由所述保护材料形成的套筒。在一些实施例中，所述连接器包括沿着所述保护部分在所述内表面中限定的槽，并且其中所述套筒通过安置在所述槽内而被固定在所述主体内；在一些实施例中，所述套筒包括剖分式套筒。在一些实施例中，所述套筒抵靠所述保护部分和所述第一连接部分中间的止挡被固定；在一些实施例中，所述套筒抵靠所述止挡通过所述保护部分和所述第二连接部分中间的压环被固定。在一些实施例中，所述保护材料包括具有大约65肖氏d型硬度和大约0.10的动摩擦系数的聚乙烯。在一些实施例中，所述保护材料包括具有在大约75和大约85之间的肖氏d型硬度和大约0.20的动摩擦系数的尼龙。

在一些实施例中，所述保护部分包括结合到所述内表面的保护材料层。在一些实施例中，所述保护材料包括热固性树脂；在一些实施例中，所述热固性树脂包括具有6h的铅笔硬度(h标度)等级的锆熔结环氧粉末涂料。在一些实施例中，所述保护材料包括挤出固化涂料。在一些实施例中，所述保护材料包括金属合金涂料；在一些实施例中，所述金属合金涂料包括具有在大约45和大约55之间的洛氏c型硬度、泰伯磨损指数在大约12和大约16之间的耐磨性以及大约0.15的动摩擦系数的涂料。

在一些实施例中，所述夹持表面包括凹入夹持表面；所述主体沿着所述第一连接部分和所述第二连接部分具有第一外径并沿着所述凹入夹持表面具有第二外径；并且所述第一外径大于所述第二外径。

在一些实施例中，所述连接器包括所述主体的加强部分，所述加强部分在所述第一连接部分和所述第二连接部分中间，用于在利用所述连接器建立连接时抵抗所述主体的变形。在一些实施例中，所述加强部分包括：第一扭矩止挡，被限定在所述内表面上紧邻所述第一连接部分，用于在所述第一管与所述第一连接部分连接时邻接所述第一管；和第二扭矩止挡，被限定在所述内表面上紧邻所述第二连接部分，用于在所述第二管与所述第二连接部分连接时邻接所述第二管。

在一些实施例中，所述连接器包括所述主体的加强部分，所述加强部分在所述第一连接部分和所述第二连接部分中间，用于在利用所述连接器建立连接时抵抗所述主体的变形。在一些实施例中，所述夹持长度是大约3.25英寸；所述连接器沿着所述第一连接部分和所述第二连接部分具有大约4.5英寸的外径；并且所述第一管和所述第二管各自包括3.5英寸外径的api过盈配合螺纹生产管道节。在一些实施例中，所述主体由j-55等级钢制造。在一些实施例中，所述加强部分包括所述主体的具有大约0.625英寸壁厚的部分。在一些实施例中，所述主体和所述保护材料的内径比所述主体的其它部分的内径窄大约0.025英寸。在一些实施例中，所述保护部分沿着所述内表面延伸大约2.0英寸的长度。

在一些实施例中，所述第一管和所述第二管包括生产管道，并且所述api过盈配合螺纹包括8扣螺纹。

在一些实施例中，所述第一管和所述第二管包括生产管道，并且所述api过盈配合螺纹包括10扣螺纹。

在另一方面，本公开提供一种连接第一管与第二管的方法，包括：提供连接器。所述连接器包括：保护部分，沿着所述连接器的主体的内表面的至少一部分在一对过盈配合螺纹连接部分中间延伸，所述保护部分包括保护材料，所述保护材料与所述主体相比对杆柱磨损小；夹持表面，在所述主体的外表面上且在所述一对连接部分中间；和所述主体的加强部分，在所述一对连接部分中间，用于在利用所述连接器建立连接时抵抗所述连接器的变形。所述主体和所述保护材料在沿着所述保护部分的至少一部分处的保护部分内径等于或窄于所述连接器的其它部分的内径。所述方法进一步包括：用动力钳夹住所述夹持表面并夹住所述第一管；用所述动力钳使所述连接器相对于所述第一管旋转，以便以一扭矩值将所述连接器连接到所述第一管；用所述动力钳夹住所述夹持表面并夹住所述第二管；以及用所述动力钳使所述第二管相对于所述连接器旋转，以便以所述扭矩值将所述连接器连接到所述第二管。

在一些实施例中，所述连接器进一步包括紧邻所述连接部分的一对扭矩止挡，每个所述扭矩止挡用于邻接被拧入紧邻该扭矩止挡的所述连接部分中的管的鼻部。在一些实施例中，邻接所述鼻部指示已经达到所述扭矩值。

在一些实施例中，所述连接部分与api过盈配合螺纹进行螺纹连接。在一些实施例中，对于用于具有与所述第一管和所述第二管的参考外径值相等的外径的管的连接器，在同等级钢下，所述扭矩值超过api最佳值。在一些实施例中，对于用于具有与所述参考外径值相等的外径的管的连接器，在同等级钢下，所述扭矩值超过api最大值。

在一些实施例中，所述连接部分与api过盈配合螺纹进行螺纹连接。在一些实施例中，所述夹持长度是大约3.25英寸；所述连接器沿着所述第一连接部分和所述第二连接部分具有大约4.5英寸的外径；并且所述第一管和所述第二管各自包括3.5英寸外径的api过盈配合螺纹生产管道节。在一些实施例中，所述主体由j-55等级钢制造。在一些实施例中，所述加强部分包括所述主体的具有大约0.625英寸壁厚的部分。在一些实施例中，对于用于具有与所述参考外径值相等的外径的管的连接器，所述扭矩值超过api最大值。在一些实施例中，所述扭矩值是至少3000英尺磅。在一些实施例中，所述扭矩值是大约3600英尺磅。在一些实施例中，所述保护部分内径比所述主体的其它部分的内径窄至少0.025英寸。

在一些实施例中，所述第一管和所述第二管各自包括生产管道节。

在一些实施例中，所述保护部分包括固定在所述主体内的由所述保护材料形成的套筒。

在一些实施例中，所述保护部分包括固定在所述主体内的由保护材料形成的套筒。在一些实施例中，连接器包括沿着所述保护部分在所述内表面中限定的槽，其中所述套筒通过安置在所述槽内而被固定在所述主体内；在一些实施例中，所述套筒包括剖分式套筒。在一些实施例中，所述套筒抵靠所述保护部分和所述第一连接部分中间的止挡被固定；在一些实施例中，所述套筒抵靠所述止挡通过所述保护部分和所述第二连接部分中间的压环被固定。在一些实施例中，所述保护材料包括具有大约65肖氏d型硬度和大约0.10的动摩擦系数的聚乙烯。在一些实施例中，所述保护材料包括具有在大约75和大约85之间的肖氏d型硬度和大约0.20的动摩擦系数的尼龙。

在一些实施例中，所述保护部分包括结合到所述内表面的保护材料层。在一些实施例中，所述保护材料包括热固性树脂；在一些实施例中，所述热固性树脂包括具有6h的铅笔硬度(h标度)等级的锆熔结环氧粉末涂料。在一些实施例中，所述保护材料包括挤出固化涂料。在一些实施例中，所述保护材料包括金属合金涂料；在一些实施例中，所述金属合金涂料包括具有在大约45和大约55之间的洛氏c型硬度、泰伯磨损指数在大约12和大约16之间的耐磨性以及大约0.15的动摩擦系数的涂料。

通过查阅以下结合附图对具体实施例的描述，本公开的其它方面和特征对于本领域普通技术人员将变得明显。

附图说明

现在将参考附图仅通过示例的方式描述本公开的实施例，在附图中，共享具有共同的附图标记最后两位数字的附图标记的特征在多个图中对应于类似特征(例如，主体12、112、212、312、412、512、612、712、812、912、1012、1112、1212等)。

图1是生产管柱的剖视图，具有用先前的连接器连接的生产管道节；

图2是如本文所述的连接器的剖视图；

图3是生产管柱的剖视图，具有用图2的连接器连接的生产管道节；

图4是生产管柱的剖视图，具有用具有保护涂层的连接器连接的生产管道节；

图5是生产管柱的剖视图，具有用具有保护套筒的连接器连接的生产管道节；

图6是生产管柱的剖视图，具有用具有保护套筒的连接器连接的生产管道节，该保护套筒用环固定；

图7是在图6的连接器的主体中限定的止挡的剖视细节图；

图8是具有夹持表面的连接器的剖视图，该连接器使用一对动力钳与管道节连接；

图9是生产管柱的剖视图，具有用具有夹持表面和保护涂层的连接器连接的生产管道节；

图10是生产管柱的剖视图，具有用具有夹持表面和保护套筒的连接器连接的生产管道节；

图11是生产管柱的剖视图，具有用具有夹持表面和保护套筒的连接器连接的生产管道节，该保护套筒用环固定；

图12是生产管柱的剖视图，具有用具有凹入夹持表面和保护套筒的连接器连接的生产管道节，该保护套筒用环固定；

图13是具有夹持表面和加强部分的连接器的剖视图；

图14是图13的连接器的剖视图，其与管道节连接并被用动力钳施加api最佳值以上的扭矩；

图15是具有凹入夹持表面、加强部分和用环固定的保护套筒的连接器的剖视图；

图16是图15的连接器的剖视图，其与管道节连接并被用动力钳施加api最佳值以上的扭矩；

图17是生产管柱和位于生产管柱内的杆柱的剖视图，该生产管柱包括用图15的连接器连接的生产管道节；

图18是具有凹入夹持表面和加强部分的连接器的剖视图；

图19是具有凹入夹持表面和加强部分的连接器的剖视图；

图20是对于施加不同值的扭矩的先前的连接器和如本文所述的具有加强部分的连接器而言的施加的扭矩随着转数变化的曲线图；

图21是对于在夹持表面处被夹持且被施加不同值的扭矩的如本文所述的具有加强部分的管连接器而言的施加的扭矩随着转数变化的曲线图；

图22是对于在内螺纹端处被夹持且被施加不同值的扭矩的如本文所述的具有加强部分的管连接器而言的施加的扭矩随着转数变化的曲线图；和

图23是对于被夹持且被施加不同值的扭矩的标准api套环而言的扭矩施加的扭矩随着转数变化的曲线图。

具体实施方式

总体而言，本公开提供连接器，例如管道连接器，用于连接管段，例如生产管道的节。本文公开的连接器包括沿着连接器的内表面的一部分在两个螺纹连接部分之间延伸的保护部分。该保护部分包括保护材料，与如果杆柱被迫使抵靠通常用以制造连接器的各等级的钢或其它材料的情况相比，该保护材料对于被迫使抵靠保护部分的旋转的杆柱磨损小。该连接器沿着保护部分具有的内径被选择成在杆柱被迫使抵靠生产管柱时优先于连接器的其它部分接触杆柱。结果，相对于使用先前的无保护部分的连接器组装的生产管柱，本文公开的连接器可以减轻生产管柱中的杆磨损。

除保护部分之外，连接器可以包括在连接器的外表面上在主体的两端的连接部分的中间的延伸的钳夹持部分。主体的沿着钳夹持部分的外表面提供钳夹持表面，以便于用动力钳夹持连接器。保护部分沿着主体的内表面延伸，并且夹持部分沿着主体的外表面延伸。保护部分和夹持部分可以沿着主体的长度至少部分地共同延伸。对于给定连接器，钳夹持部分的长度可以参考该给定连接器将用于的管的外径及将在夹持该连接器的动力钳上使用的动力钳钳牙的长度被选择。钳夹持部分的长度可以至少与预期的钳牙长度一样长。预期的钳牙长度可以是由该连接器及具有井管道连接器被设计成用于的外径的管使用的动力钳的最大钳牙长度。

除保护部分之外，连接器可以包括延伸的钳夹持部分和主体的加强部分，二者均在两个螺纹连接部分的中间。保护部分沿着主体的内表面延伸，夹持部分沿着主体的外表面延伸，并且加强部分由主体的壁厚和长度限定。保护部分、夹持部分和加强部分中的两个或更多个的组合可以沿着主体的长度至少部分地共同延伸。可包括进入连接器内限定的流动通道中的扭矩止挡或另一径向延伸部的加强部分增大主体在紧邻螺纹连接部分处且在一些示例中在螺纹连接处的强度和抗变形性。相对于具有相同螺纹的先前的连接器，将外螺纹端拧入两个螺纹连接部分之一内每一转所需的扭矩增加。与先前连接器相比，每一转扭矩的增加有利于以更大扭矩连接具有通常使用的螺纹构型的管。钳夹持部分的长度有利于提供加强部分，而不将连接器主体的壁厚增大至流动通道对选择的流体流率缺乏足够的横截面面积的程度。保护部分和加强部分可被定尺寸为使得沿着保护部分的流动通道等于或窄于连接器的其它部分或待与连接器连接的管，而不过度限制通过连接器的流体流。加强部分可以包括扭矩止挡，以便于对连接施加扭矩至完全建立。当连接被完全建立时，产生可辨认的扭矩增大，而不能进一步转动，从而减轻将连接器不慎或过度拧紧超过完全建立。

先前的连接器

图1示出生产管柱60的横截面，该生产管柱60包括使用先前的管道节连接器p01连接的第一管道节40和第二管道节42。杆柱62被包括在生产管柱60中，以提供用于通过生产管柱60生产流体的人工举升。杆柱62包括受损部分64，在受损部分64，杆磨损(有时也称为“擦碰”)已经危害到杆柱62。受损部分64对应于连接器p01的位置，与在生产管道本身中相比，在连接器p01的位置更可能发生杆磨损。在一些情况下，杆柱62将在受损部分64断裂。在杆柱62断裂之后，杆柱62的井上部分可以从生产管柱60拉出，并且杆柱62的井下部分可以从生产管柱捞出。将断裂的杆柱62的井上部分拉出以及捞起断裂的杆柱62的井下部分均是耗时且昂贵的。第一管道节40的第一外螺纹端44和第二管道节的第二外螺纹端46之间的空间p02可易于颗粒及其它碎屑在连接器p01和杆柱62之间累积。杆磨损特别可能导致杆柱62在空间p02处损坏。虽然杆柱62被显示为具有因擦碰产生的受损部分64，但在旋转式杆柱中可引起其它类型的杆磨损，并且在往复式杆柱中可引起其它类型的杆磨损。

保护性连接器

图2示出连接器10的横截面。连接器10具有在第一端14和第二端16之间延伸的主体12。主体12的内表面18包括沿着主体12的第一连接部分15从第一端14延伸的螺纹，以及沿着主体12的第二连接部分17从第二端16延伸的螺纹。该螺纹可以是任何合适的螺纹，诸如过盈配合螺纹。该螺纹可以是与常用的生产管道节及其它管材兼容的美国石油协会(“api”)标准的过盈配合螺纹。主体12的外表面21限定沿着主体12的第一连接部分15和第二连接部分17中的每一个的内螺纹端。主体12包括沿着内表面18的至少一部分在第一连接部分15和第二连接部分17之间延伸的保护部分70。保护部分70包括与内表面18固定在一起的保护材料72。保护部分70限定连接器10的保护部分内径71。保护部分内径71包括由于保护材料72的厚度而进一步变窄的主体12的内径。

图3示出与生产管柱60中的第一管道节40和第二管道节42连接的连接器10的横截面。第一连接部分15与紧邻第一管道节40的第一外螺纹端44的第一管道节40的第一管道连接部分45连接。第一连接部分15具有足够的轴向深度，以与第一管道连接部分45连接。第二连接部分17与紧邻第二管道节42的第二外螺纹端46的第二管道节42的第二管道连接部分47连接。第二连接部分15具有足够的轴向深度，以与第二管道连接部分47连接。

保护材料72比典型用于制造生产管道连接器的各等级钢或其它材料更软。保护材料72也比典型用以制造杆柱62的杆节、连接器、连续杆或其它部件的各等级的钢或其它材料更软。如下面提供的保护材料72的示例所示的，保护材料72可被选择为足够软，使得杆柱62抵靠保护材料72的旋转或平移与杆柱62在被迫使抵靠主体12时的旋转或平移相比对杆柱62的损害更小。保护材料72也可以被选择为足够耐磨，以延长连接器10的寿命以及连接器10提供的对杆磨损的减轻。保护材料72也可以选择成相对于典型用于制造生产管道连接器的各等级的钢或者其它材料而言与杆柱62具有低的摩擦系数。该低的摩擦系数被选择成允许杆柱62在被迫使抵靠保护材料72时相对自由地旋转。结果，与典型用于制造生产管道连接器的各等级钢或其它材料相比，保护材料72在杆柱62被迫使抵靠保护材料72时，对杆柱62的磨损或者其它方式的损坏较小。

主体12和保护材料72沿着保护部分70的保护部分内径71可等于或窄于在连接部分15、17之间的其它地方上的或者主体12上不同部分处的主体12的内径。保护部分内径71可以等于生产管道节40、42的生产管道内径41(如图3所示)。保护部分内径71可以等于或窄于生产管道内径41，在保护部分处具有更窄内径的连接器的示例在图6、7中示出。由于保护部分内径71等于或窄于沿着内表面在连接部分15、17之间的其它地方，当杆柱62被迫使抵靠生产管柱60时，杆柱62可以在保护部分70处接触连接器10，优先于在连接器10的其它特征部处接触连接器10。

在管道节40、42包括外加厚端(“eue”)连接时，生产管道内径41可以在紧邻管道节40、42的外螺纹端44、46处较大。在本文提供的图中，为简单起见，管道节被示意性地显示为具有恒定内径。但是，在eue管道节的情况下，与管道节40、42中沿着第一管道连接部分45和第二管道连接部分47的内径相比更窄的保护部分内径71与管道节40、42中在eue部分之外的内径相比也更窄，因为eue管道节在第一管道连接部分45和第二管道连接部分47之外将具有更大内径。

在保护部分内径71等于或小于生产管柱60中的其它地方的内径的情况中，在杆柱62被迫使抵靠生产管柱60时，杆柱62优先接触保护部分70，或者接触保护部分70以及连接器10的其它部分。保护材料72与先前管道连接器的钢主体或主体12相比磨损作用弱。结果，连接器10与先前管连接器相比可以减轻杆磨损。

保护部分70与内表面18的其它部分的区别在于：其硬度、与杆柱62的摩擦系数，或在杆柱62被迫使抵靠保护部分70的情况下旋转时减轻杆柱62的磨蚀的其它特征，特定示例是给定连接器可以通过选择适当的保护材料72被提供。保护部分70与内表面18的其它部分的区别还在于：主体12和保护材料72沿着保护部分70的保护部分内径71等于或窄于主体12在连接器10中的其它部位处的内径。保护部分70可以包括任何合适保护材料72，并且可以通过任何合适方法制备并固定到主体12。

图4示出与生产管柱160中的生产管道节140、142连接的连接器110。保护部分170包括在主体112上的保护材料172的保护涂层173。保护涂层173通过化学键接永久性固定到主体112。任何合适的保护材料172可被用于保护涂层173，诸如热固性树脂、挤出固化涂料、金属合金涂料或其它涂料。热固性树脂的一示例是zerocortubulars公司提供的zero100涂料，其是具有6h的铅笔硬度(h标度)等级和低摩擦系数的锆熔结环氧粉末涂料。

挤出固化涂料可以包括酚基涂料、尼龙基涂料或者酚醛清漆基涂料，其可以作为粉未或液体施加以形成涂层；或者这些涂料的改性示例。这些涂料在www.nov.com上在线作为“tube-kote生产涂料(tube-koteproductioncoatings)”销售，包括tk-2液体酚、tk-7液体改性酚、tk-15粉末改性酚醛清漆、tk-69液体环氧树脂改性酚、tk-70粉末-环氧树脂、tk-70xt粉末-环氧树脂、tk-99粉末-尼龙、tk-216粉末-环氧树脂、tk-236粉末-环氧树脂-酚醛清漆、tk-505粉末-环氧树脂、tk-800粉末改性环氧树脂、tk-805粉末-酚类酚醛清漆，或tk-900粉末改性的酚醛清漆。

金属合金涂料可以包括具有滑动磨损能力的mac-100防腐涂料，其在www.pcscanada.ca上在线销售，其具有49洛氏c型硬度、泰伯磨损指数为12-16的耐磨性以及大约0.15的动摩擦系数、800mpa的拉伸强度和170gpa的弹性模量。

图5示出与生产管柱260中的生产管道节240、242连接的连接器210。保护部分270包括套筒274，套筒274被固定在主体212中限定的槽219内。套筒274可以包括裂口275以便于将套筒274固定在槽219内。任何合适的保护材料272可用于套筒274，诸如高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯或尼龙。套筒274可以由超高分子量聚乙烯制备，具有大约65肖氏d型硬度和大约0.10的动摩擦系数。套筒274可以由尼龙制备，具有大约75肖氏d型硬度和85肖氏d型硬度之间的硬度和大约0.20的动摩擦系数。套筒274的保护部分内径271大致等于生产管道节240、242沿着管道连接部分245、247的内径，以提供套筒274与穿过连接器210的杆柱之间的优先接触。

图6和图7示出与生产管柱360中的生产管道节340、342连接的连接器310。套筒376可以抵靠止挡311固定在主体312内。套筒376可被固定在止挡311和压环378之间。压环378可以抵靠套筒376固定，压环378的外表面379如所示的那样与止挡313平齐，以为连接部分317中的外螺纹端344提供齐平表面。套筒376可以由与套筒274中使用的保护材料272类似的保护材料372制备。套筒376的保护部分内径371窄于生产管道节340、342沿着管道连接部分345、347的内径，以提供套筒376与穿过连接器310的杆柱之间的优先接触。

例如，连接器310可以被设计用于具有9.30磅/英尺的重量、沿着管道连接部分345和347的2.992"的内径以及2.867"的通径的3.5"apieue生产管道。设计用于这种管道的连接器310可具有的套筒376的保护部分内径371的值为2.967"，这将提供套筒376的保护部分内径371相对于管道内径341的0.025"的减小，同时保持比生产管道节340、342的通径高0.100"。

延伸的保护性连接器

图8示出与生产管柱460中的生产管道节440、442连接的连接器410。连接器410包括钳夹持部分420。连接器410和第二生产管道节442正被动力钳450夹持。钳夹持部分420沿着主体412的外表面延伸，且不与内表面418上的连接部分415、415中的任一个共同延伸。

钳夹持表面426被限定在主体412的沿着钳夹持部分420的外表面421上。钳夹持部分420可以被动力钳450夹持，且与如果连接部分415、417中的任一个被夹持相比，特别是与被夹持的螺纹连接部分415、417与管道节的螺纹管道连接部分(诸如第一管道节440的第一管道连接部分445或者第二管道节442的第二管道连接部分447)连接的情形相比，对连接器410的损失较小。

第一夹持过渡点428将钳夹持部分420与第一连接部分415分离。第二夹持过渡点429将钳夹持部分420与第二连接部分417分离。夹持过渡点428、429各自限定钳夹持部分420的边界。在连接器410中，钳夹持部分420与连接部分415、417相邻，并且夹持过渡点428、429各自限定钳夹持表面420与两个夹持过渡点428、429中的一个之间的边界。

夹持过渡点428、429是内表面418的特征，因为在由夹持过渡点428、429限定的钳夹持部分420的范围内在内表面418上无螺纹。夹持过渡点428、429也是外表面421的特征部，因为钳夹持表面426在由夹持过渡点428、429限定的钳夹持部分420的范围内沿着外表面421限定。

图8所示的一对动力钳450正被用于使用连接器410将第一管道节440与第二管道节442连接。动力钳450包括主动钳452和背钳454。主动钳452包括主动钳钳牙456，用于接触被夹持和旋转的管或连接器。背钳454包括背钳钳牙458，用于接触相对于通过主动钳452旋转的管或连接器保持静止的管或连接器。第一管道节440的第一管道连接部分445接合第一连接部分415，该第一连接部分415相对于动力钳450在连接器410的研磨侧上。第二管道节442的第二管道连接部分447接合第二连接部分417，该第二连接部分417在用动力钳450连接时在连接器410的场地侧上。

在动力钳450被用以建立或断开连接器410和第二管道节442之间的连接的场合，主动钳452夹持第二管道节442并且背钳454夹持连接器410的夹持部分420(如图8所示)。在主动钳452被用以使第二管道节442相对于连接器410旋转时，背钳454保持连接器410相对于第二管道节442静止，以建立或断开连接器410和第二管道节442之间的连接。

在动力钳450被用于建立或断开连接器410和第一管道节440之间的连接的场合(未示出)，主动钳452夹持连接器440的夹持部分420，背钳454夹持第一管道节440。在主动钳452被用以使连接器410相对于第一管道节440旋转时，背钳454保持第一管道节440相对于连接器410静止，以建立或断开连接器410和第一管道节440之间的连接。

在动力钳450被用以断开连接器410和第二管道节442之间的连接或用以断开连接器410和第一管道节440之间的连接的场合，夹持部分420也可以提供可被锤击的表面，以帮助断开所述连接，而不锤击主体412的与连接部分415、417中的任一者共同延伸的外表面。

钳夹持部分420沿着限定钳夹持表面426的外表面421延伸至少与动力钳450上的钳牙456、458一样长的夹持长度，该动力钳450将被用以使连接器410或管道节440、442旋转以建立或断开管道节440、442中的一个和连接器410之间的连接。钳牙456、458的长度参考连接器410的外径和连接器410将用于的井管道的外径、建立连接所需的扭矩以及井管道的应用来选择。结果，参考钳牙456、458的长度选择的钳夹持部分420的夹持长度也间接地参考这些因素选择。例如，对于能用于具有在大约3.5"和大约5.5"之间的外径的管的动力钳450，背钳钳牙458可具有大约1.5"的钳牙长度，并且主动钳钳牙456可具有大约3.0"的钳牙长度。夹持部分420将至少3.0"长以便用于这种动力钳450，并且可以是大约5"，从而允许位于夹持部分420中央的动力钳钳牙456或458的各侧上有一英寸的边距。在连接器410被设计用于较小或较大外径管道场合，夹持部分420将相应地较小或较大，以适应将在这种较小或较大外径管道或其它管上使用的动力钳450的较小或较大的钳牙尺寸。

就无夹持部分420的连接器而言，保护部分470可以包括任何合适的保护材料472，并且可以通过如上关于图4至7所示的任何合适方法被制备并被固定到主体412。相对于图2至7中所示的短连接器，保护部分470的附加长度可改善对于杆柱损伤的减轻。

图9示出连接器510，其中保护部分570包括保护涂层573。

图10示出连接器610，其中保护部分670包括套筒674，该套筒674固定在限定于主体612中的槽619内。

图11示出连接器710，其中套筒776被固定在止挡711和压环778之间。由于主体712具有与主体310相比更大的长度，与连接器310相比，套筒776和压环778可以更简单地制造并且固定到连接器710。结果，与关于较小主体312而言的较小的套筒376和压环378相比，套筒776和压环778可以更大、更易于操纵、根据规格制造更简单，并且与主体712组装更简单。

凹入夹持部分

图12示出连接器810，其中主体812中的凹入钳夹持部分822通过连接部分815、817的缺失并且通过主体812的外径变化被限定。主体812具有沿着连接部分815、817的第一外径835和沿着凹入钳夹持部分822的第二外径837。第一外径835大于第二外径837。主体812在第一端814和凹入钳夹持表面822中间的外径的变化是由于第一外径过渡点823处的主体812外径的轮廓中的第一锥形部。主体812在第二端816和凹入钳夹持表面822中间的外径的变化是由于主体812的第二外径过渡点824处的主体812外径的轮廓中的第二锥形部。在连接器810中，第一外径过渡点823在主体812的包括第一夹持过渡点828的部分处。类似地，第二外径过渡点824在主体812的包括第二夹持过渡点829的部分处。外径过渡点823、824处的外径的变化可以通过如连接器810中所示的主体812的轮廓中的锥形部或其它特征(例如，台阶等)实现。

在所示的连接器810中，外径过渡点823、824沿着主体812的位置均与夹持过渡点828、829沿着主体812的位置一致。如在图18、图19中所示，外径过渡点可以位于主体中不同于夹持过渡点的部分上，或可以位于主体中将夹持表面的长度限制为比连接部分之间的轴向间隔小的长度的部分上。在主体的外径的变化处于主体中不同于过渡点的部分的场合，连接部分提供足够的轴向深度以接合管道节的外螺纹部分，而凹入夹持部分不接合管道节，并且凹入夹持部分提供足够轴向长度供动力钳用主动钳牙和背钳牙夹持钳夹持表面。

外径的变化可以在主体812中不同于夹持过渡点828、829的部分上，例如是在图18、图19中所示的连接器1110中。就在内表面818上无螺纹而言以及就在外表面821上的钳夹持表面826而言，夹持过渡点828、829各自分别限定凹入夹持部分822的边界。相比之下，外径过渡点823、824均限定主体812的不同外径值之间的边界。外径过渡点之间的轴向间隔可以大于夹持表面过渡点之间的轴向间隔，诸如在图18的连接器1110中。在这种情况下，外径过渡点在连接部分内，并且夹持表面具有比具有减小直径的部分主体更短的长度。相反，外径过渡点可以以与连接部分之间的间隔长度相比更小的轴向距离分开，诸如在图19的连接器1210中。在这种情况下，外径过渡点和夹持表面过渡点一致，如图19所示，因为钳夹持部分由外表面上的钳夹持表面(除了在内表面上无螺纹之外)限定，其在减小直径上具有足够的长度由动力钳夹持，并且该足够的长度仅在外径过渡点之间获得。

凹入夹持部分822和相应的钳夹持表面426提供用钳夹持的位置，该位置易于通过视觉或凭感觉定位，并且操作者能够确信在内表面818上无螺纹。相对于连接器710的夹持部分720，凹入夹持部分822的凹入特性有利于快速确定凹入夹持部分822的位置。对凹入夹持部分822进行定位可以通过由第一外径835与第二外径837之间外径的改变提供的视觉区分并且通过使用动力钳在将主动钳或背钳沿着连接器810平移直到操作者感到外径变化的同时对外径变化的进行定位二者而被促进。促进的对于凹入夹持部分的定位又促进用动力钳夹持连接器810的凹入夹持部分822。

加强的连接器

图13示出连接器910，其具有包括加强部分930的主体912。

图14示出与生产管柱960中的生产管道节940、942连接的连接器910。连接器910和第二生产管道节942正被动力钳950夹持。

加强部分930在连接部分915、917的中间沿着主体912的加强长度936延伸。加强部分930大致在第一夹持过渡点928和第二夹持过渡点929之间轴向延伸。在内表面918上，加强部分930在紧邻第一过渡点928的第一扭矩止挡932和紧邻第二过渡点929的第二扭矩止挡934之间延伸。主体912沿着加强长度936具有壁厚938。壁厚938是关于主体912，并不包括保护部分970的任何厚度，保护部分970由保护材料972制成，而不是由用于制造主体912的较硬的钢或其它材料制成(但保护材料972的厚度被归入保护部分内径971中)。壁厚938被选择为对主体912提供强度和抗变形性。不受任务理论约束地，可由加强部分930提供相对于在先前连接器中观察的而言增大的与连接部分915、917的连接的扭矩对转数比。通过在不改变螺纹构型的情况下对连接部分915、917的上扣扭矩及扭矩对转数比提供某种水平的控制，加强部分930有利于使用连接器910连接具有常用螺纹构型的管段，以便以与利用先前的连接器相比更大的扭矩来建立。

增加加强部分930的长度936、增加主体912沿着加强部分930的壁厚938或者由更强等级的钢制造主体912，均将增加主体912的强度及抗变形性。强度及抗变形性的增加又有利于对于相同的转数以更高扭矩值将管道节940、942与连接器910连接，同时降低管道节940、942或连接器910咬住或其它故障的可能性。夹持表面920提供了在主体912上用于施加更大夹持力的低风险位置，该更大夹持力是施加通过加强部分930变得可能的更高的扭矩值所需要的。

连接器910还可以包括在连接部分915、917之间沿着主体912的较小范围延伸的加强部分。在这种情况下，加强部分仍将被设计成对主体912贡献足够的强度和抗变形性，以允许以特定的扭矩值建立连接。加强部分930具有足够长度936，使得壁厚938不必延伸到连接器内的流动通道中至使得流动通道比连接器910将被用于的管更窄的程度。加强部分也可从连接器主体912的外表面921向外延伸，并为主体912提供附加强度及抗变形性。但是，对连接器主体912的外表面921增加加强部分也会增加主体912的外径，可能超过api规范的外径，这在许多应用中可能是明显的缺陷。

连接器910和第一管道节940之间的上扣点在第一外螺纹端944的鼻部。类似地，连接器910和第二管道节942之间的上扣点在第二外螺纹端946的鼻部。当第一管道节940与连接器910连接时，外螺纹端944被拧入第一连接器端914中，并邻接加强部分930的第一扭矩止挡932。类似地，当第二管道节942与连接器910连接时，第二外螺纹端946被拧入第二连接器端916中，并邻接加强部分930的第二扭矩止挡934。

通过将主体912的材料和连接部分914、916上的螺纹设计保持为恒定，夹持表面920和加强部分930一起允许以与先前的其中带螺纹的连接器端彼此紧邻的连接器(例如连接器p01等)相比更大的选择扭矩值将管道节940、942拧入连接器910中。

至少与将在用于连接器910的适当尺寸的动力钳950上使用的钳牙956或958的纵向长度一样长的夹持部分920足够长以易于被动力钳950夹持。当使用动力钳950安装连接器910时，不需要夹持连接器910的在内表面918上包括连接部分915、917的部分。夹持部分920提供了连接器910的下述部分：该部分足够长以易于被动力钳950夹持，并且相比于夹持连接器910的与在内表面918上包括螺纹的连接部分915、917之一共同延伸的外表面921并对其施加扭矩，该部分可以以降低的螺纹损伤机率被夹持和施加扭矩。通过减轻在上扣期间可能由施加扭矩引起的对螺纹的潜在损伤，具有加强部分930的连接器910与用钳夹持标准的api管道连接器的内螺纹端相比有利于拧至更大的扭矩值。

动力钳950夹到连接器910的夹持部分920上，并且伴随有上扣扭矩的增加，在延伸的连接器上的夹持力的任何增加可被集中至夹持部分920，从而避免对位于连接部分915、917上的螺纹施力，并且与用钳夹持连接器910的内螺纹端连接部分的外径相比，减轻在给定扭矩值下的螺纹损伤的可能性。

连接器910的紧邻连接部分915、917的加强部分930以及接合螺纹所需的扭矩的相应增加有利于以更大的扭矩值建立连接。连接器910与标准api连接器相比有利于在不损伤螺纹或者在降低的螺纹损伤可能性的情况下以更大的扭矩建立连接。

由于夹持表面和加强部分造成的连接器可以被上扣的扭矩的增加不依赖于任何特定的螺纹构型，并且带螺纹的连接器端可以与标准api过盈配合螺纹进行螺纹连接。外径为2.375"、2.875"、3.5"或4.5"的生产管道上的api过盈配合螺纹通常包括api标准8扣eue过盈配合螺纹或api标准10扣不加厚(“nu”)过盈配合螺纹。，诸如5.5"、7.0"或其它尺寸的更大外径生产管道的也可以包括过盈配合螺纹。对于给定的管外径及给定的钢级(例如，j-55、n-80、p-120等)，本文所述的包括保护部分、夹持部分和加强部分中的每个的连接器相对于使用相同api过盈配合螺纹的先前的连接器而言有利于以更高扭矩值建立连接。

建立连接的扭矩值的增加要求以更大力夹持该连接，以防止钳的钳牙的滑移。如将是标准api螺纹连接器中的情形，在建立或断开连接时，增加内螺纹端连接器上的力意味着增加连接器中与管道螺纹接合的相同部分上的夹持力。结果，连接扭矩的增大以及防止滑移所需的夹持力的相应增加，可导致在夹持连接器的内螺纹端时相应增加螺纹损伤的可能性。连接器的夹持力的任何增加被集中到夹持部分，而不影响连接部分。结果，与标准api连接器相比，在无螺纹损伤的情况下以更大的扭矩建立与连接器的连接将是可能的。与先前连接器相比，将力集中于夹持部分以及通过加强部分提供的附加强度和扭矩/转比有利于以更大的扭矩值在具有与连接器兼容的过盈配合螺纹的两个管之间建立连接，同时降低螺纹损伤的可能性。

用于螺纹管道节的连接器能够以给定水平的扭矩被连接。例如，根据api规范，用于由j-55等级钢制成的具有8扣eue过盈配合螺纹的3.5"api过盈配合螺纹管道节的先前连接器可以大约1710英尺磅和大约2850英尺磅之间的连接扭矩被连接，最佳连接扭矩是大约2280英尺磅。用于由j-55等级钢制造的相同的3.5"apieue8扣管道节的延伸且加强的连接器可以被施加在大约3000英尺磅和大约3600英尺磅之间的扭矩。

图15示出包括加强部分1030和凹入夹持部分1022的连接器1010。

图16示出将第一生产管道节1040和第二生产管道节1042螺纹连接的连接器1010，其中第二生产管道节1042和连接器1010正被动力钳1050接合。

图17示出生产管柱1060中的连接器1010，其中杆柱1062进入生产管柱1060中。

连接器1010包括上述与加强部分1030和凹入夹持部分1022有关的特征。扭矩止挡1034由压环1078的外表面1079限定。扭矩止挡1032被定位成紧邻止挡1011并且在突出部的相对内表面1018的相反侧上，该相反侧限定扭矩止挡1032和止挡1011。

保护部分内径1071比管道内径1041略窄。例如，连接器1010可以被设计用于具有9.30磅/英尺的重量、沿着管道连接部分1045和1047具有2.992"的内径且具有2.867"的通径的3.5"apieue生产管道。设计用于这种管道的连接器1010可具有的套筒1076的保护部分内径1071的值为2.967"，这将提供套筒1076的保护部分内径1071相对于管道内径1041的0.025"的减小，同时保持比生产管道节1040、1042的通径高0.100"。在另一示例中，对于相同的生产管道，保护部分内径1071可以是大约2.500"，这将提供更厚的套筒1076，但减小生产管柱1060的通径。远离主体1012延伸更远的更厚的套筒1076可以对杆柱1062提供额外的保护，或者可以在杆柱1062随时间而损害套筒1076的情况下延长保护。

在连接器1010中，正如连接器810那样，第一外径1035和第二外径1037之间的外径过渡点1023、1024沿着主体1012的位置均与夹持过渡点1028、1029的沿着主体1012的位置一致。如图18、图19所示，在其它连接器设计中，外径过渡点可以位于主体中不同于夹持过渡点的部分上，或者可以位于主体中将夹持表面长度限制为比连接部分之间的轴向间隔小的长度的部分上。

图18是包括凹入夹持部分1122的连接器1110。第一外径过渡点1123沿着主体1112位于第一夹持过渡点1128和第一端1114的中间。第二外径过渡点1124沿着主体1112位于第二夹持过渡点1129和第二端1116的中间。换句话说，第一外径过渡点1123位于主体1112的包括第一连接部分1115的部分上，并且第二外径过渡点1124位于主体1112的包括第二连接部分1117的部分上。限定在第一夹持过渡点1128和第二夹持过渡点1129之间的凹入夹持部分1122沿着主体1112的在内径1118上无第一连接部分1115和第二连接部分1117的螺纹的部分延伸。结果，主体1112的具有更小的第二外径1137的部分延伸到第一连接部分1115和第二连接部分1117中的每个中。

连接部分1115、1117的轴向深度和凹入夹持部分1122的长度被选择为允许连接部分1115、1117接合管道节的外螺纹部分，并允许动力钳夹持钳夹持表面1126而不夹持与连接部分1115、1117之一共同延伸的主体1112。对于用于3.5"api过盈配合管道的连接器，第一外径过渡部分1123和第一夹持过渡点1128之间的距离及第二外径过渡部分1124和第二夹持过渡点1129之间的距离可以是大约0.375"。

图19是包括凹入夹持部分1222的连接器1210。第一外径过渡点1123被定位为沿着主体1212从第一连接部分1215轴向向内。类似地，第二外径过渡点1124被定位为沿着主体1212从第一连接部分1217轴向向内。限定在第一夹持过渡点1228和第二夹持过渡点1229之间的凹入夹持部分1222沿着主体1212的一部分延伸足够的长度以提供钳夹持表面1226。结果，主体1212的具有较大的第一外径1235的部分延伸超过第一连接部分1215和第二连接部分1215、1217中的每个。与连接器1110比较，连接器1210将通常被预期具有更大的强度并且在将管拧入连接器1110、1210中的任一个中时具有更大的抗变形性，因为连接器1210的壁厚1238可以比连接器1110大，所有其它因素是等同的。

用于3.5"apieue生产管道的示例连接器

就主体1112的外表面1121的轮廓而言，延伸的连接器被制备为具有与连接器1110类似的主体1112，其中调整保护部分1170的内表面1118以包括套筒、止挡和压环，这类似于结合连接器1010所示的。示例的连接器1110被设计用于与具有8扣螺纹构型的3.5"apieue过盈配合生产管道连接。根据api规范，用于由j-55钢制成的3.5"apieue管道的先前连接器可以大约1710英尺磅和大约2850英尺磅之间的连接扭矩连接，最佳连接扭矩是大约2280英尺磅。同样由j-55钢制成的延伸的连接器以大约3000英尺磅和大约3600英尺磅的扭矩值连接相同的3.5"apieue管道节，在两种情况中均无螺纹损伤。

在延伸的连接器上，参照连接器1110，外径过渡点1123、1124之间的距离是4.0"。凹入夹持部分1122具有3.25"的长度。连接器1110在第一连接部分1115和第二连接部分1117处的外径是4.5"。沿着加强部分1130的壁厚1138是0.625"。

表1

表1示出测试的连接器和扭矩值的矩阵，对于每组条件，示出连接器的螺纹、管道节或两者是否损伤。如表1所示，将先前连接器拧紧至大约3000或3600英尺磅的扭矩值很可能导致先前连接器、管道节或两者的螺纹的咬住。另外，不受任何理论约束地，当正建立或已建立对于连接的内螺纹端的夹持时，以足够的力夹持先前的连接器以将其保持稳定同时拧紧至大约3000英尺磅或3600英尺磅本身可能导致连接器和管道节的螺纹的压碎和咬住。表1还示出当延伸的连接器被夹持在夹持部分上时，该延伸的连接器与先前的连接器相比不太可能由于被施加3000英尺磅或3600英尺磅的扭矩而被损伤。当被夹持在连接部分之一的内螺纹端上时，测试中产生螺纹损伤。同样，不受任何理论约束地，这可能是起因于以更高的扭矩旋转连接器所需的夹持力的增加以及当夹持在内螺纹端上而非夹持部分上时损伤可能性的增加。

api套环和延伸套环中的每个还经受110000磅的拉力测试。当以3600英尺磅连接时，通过测试。但是，当断开时，api套环具有损伤螺纹，如以上在表1中所示的。api规范将要求管被测试至142460磅，但该数据仍表明连接对于一些应用是足够的，包括利用人工举升的低压力井。

图20示出对于表1所示的数据组而言的扭矩对转数的数据。在图20中，夹持在夹持表面上的延伸的连接器的数据以实线显示，夹持在内螺纹端上的延伸的连接器的数据以虚线显示，api联接器的数据以点线显示。这图解在图21至23中保持，图21-图23分别示出图20的数据组。当延伸的连接器被施加3000英尺磅的扭矩时，或者在第二数据组中被施加超过3600英尺磅的扭矩时，第一扭矩止挡1132被接合并且旋转停止。在2280英尺磅处，延伸的连接器已经完成少于1.5转。对于延伸的连接器的这一且非常陡的数据斜度表明，将外螺纹端拧到延伸的连接器中比拧到api连接器需要更大的扭矩。结果，该连接与利用api连接器相比更紧。

未收集api连接器在3600英尺磅下的扭矩对时间的数据。施加2280英尺磅的扭矩的两个数据组分别是针对标准odapi连接器和用于细管应用的缩小的api连接器。但是，如在表1中确认的，施加3600的扭矩损伤api连接器。

图21至图23分别示出图20中的仅在夹持表面上的延伸的连接器、在内螺纹端上的延伸的连接器和在内螺纹端上的常规api连接的数据。图20允许容易地比较数据组以观察数据的趋势。但是，图21至图23允许更容易地观察各个数据组。

结合螺杆泵的应用

管连接器，特别是旨在用于低压井的生产管道连接器，通常被设计为最小化制备连接器所需的材料量和工作量，同时仍保持功能性。连接器的这样的方案通常将用在低压井中，其中也可以使用人工举升，诸如螺杆泵(“pcp”)。鉴于结合管道节工作的典型油井所需的生产管道连接器的大的数量，一个重要动机是最少化每个连接器的材料成本并以尽可能少的材料制造连接器。但是，本文所述的连接器中包括的保护部分可以通过减轻杆磨损并减少杆断裂的发生而提供优于先前的连接器的成本优势。

pcp可应用于含有大量沙子和砂砾的储层。用以驱动pcp转子的旋转杆柱的存在(在一些情况下，应用在含沙储层的场合)可能会明显增加杆磨损的严重性以及杆断开的可能性，从而增大了应用本文所述具有保护部分的连接器的一些益处。

另外，对于钳夹持部分和加强部分，在通过包括pcp的管柱进行生产期间，pcp转子除了在其自身杆柱上的杆磨损之外还可以通过传递扭矩而导致生产管柱的旋转。生产管柱的这种旋转可能使连接器和管道之间的连接松动，从而导致生产管柱落入井中。在生产管柱降落的情形中，需要昂贵的维修费用。这个问题之前已经通过使用扭矩锚而被解决，该扭矩锚阻止将pcp转子扭矩传递到生产管柱。扭矩锚在井下部分处或紧邻井下部分处连接到生产管柱，并且包括在扭矩锚被致动时与套管或井孔的内表面接合的锚块或类似特征部，从而防止生产管柱由于pcp转子扭矩向生产管柱传递而导致的生产管柱的旋转。在一些情况下，扭矩锚可以穿刺井套管内表面或以其它方式损伤井套管内表面。

对于施加到生产管道节之间的连接的3600英尺磅的扭矩，从pcp转子的扭矩传递不太可能导致生产管柱的松开，并且当使用延伸的连接器且以3000或3600英尺磅连接时，减轻了当在生产管柱中使用pcp时对扭矩锚的需要。当使用pcp从低压油井生产时，由延伸的夹持部分和加强部分促进的更大的扭矩减轻了松扣。

相比之下，对于先前的api标准过盈配合连接器，在先前的连接器和管道节之间的连接典型地在大约2280英尺磅下建立，并且从pcp转子向以该扭矩连接的管柱的扭矩传递可能导致连接的松开及生产管柱的掉落。

预期由pcp产生的扭矩可以基于驱动杆的尺寸和等级来估计。较小的1"驱动杆典型地用于低流率、低升力的pcp，并且不能处理大量扭矩。这些较小的杆可能无法提供足够扭矩以使施加2280英尺磅的最佳规范扭矩的3.5"apieue干涉配合螺纹连接松扣。直径为1.25"或1.5"的杆具有在该范围内的扭转强度，在该范围中，这样的联接器可能会松扣，并且延伸的联接器可以提供减轻松扣的优点。

对于任何给定尺寸的pcp或pdm，pcp中的流率与rpm成正比。扭矩与电机上的压力降线性相关。pcp中的压力降由流体粘度、流率、举升高度、管道尺寸和其它变量造成。这些变量是已知的，或可以在设计完井和定pcp尺寸时被估计。

如果选择使用的pcp预期产生比标准api过盈配合管连接更高的扭矩，则将使用管道锚。但是，即使预期的pcp扭矩低于连接扭矩，也可能由于振动以及连接未根据规范被适当地施加扭矩的可能性而发生松扣。结果，增加连接中的扭矩将降低松扣风险，特别是当使用高流率、高升力的pcp时。

总之，各pcp都是基于预期流率、所需升力、流体粘度及其它的井相关的参数被选择。在操作期间产生的扭矩将取决于pcp的具体情况。高流率、高升力的pcp可产生非常大的扭矩值，其远远超过典型的管连接扭矩。在低流率、低升力的情况下，即使使用高粘度油，扭矩也根本不可能高。根据已经选择用于井的pcp的规范的知识，将容易识别利用延伸的连接器的较高扭矩连接在量化上是有益的优选例。在其它情况下，延伸的连接器可能并不明确被需要，但是提供将减轻松扣的额外保证。本文描述的连接器的保护部分的价值在杆柱包括更大尺寸的pcp转子的情况下可被增大，因为更大的pcp转子可能在生产管柱上导致更大的杆磨损。

仅示例

在先前的描述中，为解释的目的，阐述了许多细节以提供对实施例的透彻理解。但是，本领域技术人员将明白，不需要这些特定细节。

上述实施例旨在仅是示例。在不脱离仅由所附权利要求书限定的范围的情况下，本领域技术人员能够对特定实施例进行更改、修改和变化。