用于钻探和开采油气井的螺纹连接件的制造方法、以及生成的螺纹连接件的制作方法

文档序号:9552921阅读:479来源:国知局
用于钻探和开采油气井的螺纹连接件的制造方法、以及生成的螺纹连接件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于钻探和/或开采油气井的螺纹连接件,并且更加精确地就在 压缩/拉伸情况下连接件作业时的效率和密封方面来优化连接件的整体性能。
【背景技术】
[0002] 术语"螺纹连接件"表示由W下元件构成的任何组件,所述元件基本是管状的金属 件,并且能够在独特视角条件下通过上紧而连接在一起,W构成用于钻探油气井的钻杆、或 者用于维护油气井的立管(也已知为维修立管)或者开采该油气井的立管,诸如用于开采 井的立管、或者套管或者管柱。
[0003] 每个管状元件均包括端部部分,所述端部部分设置有阳螺纹区域或者阴螺纹区 域,用于与类似元件的对应端部部分上紧。当组装时,元件上紧,运已知为连接件。
[0004] 连接件的运种管状螺纹部件在预设载荷下组装在一起,W响应过盈配合W及由使 用情况提出的密封要求。而且,应当注意的是,螺纹管状部件还必须承受若干上紧-卸开周 期,特别当使用时。
[0005] 运种螺纹管状部件使用所处的条件产生了范围广泛的机械载荷,所述机械载荷作 用在部件的敏感部分上,诸如螺纹区域、抵接区域或者密封表面。
[0006] 为此,连接件设计规格复杂,要求同时考虑多个参数。因此,建议保持连接件效率, 管状部件的承载密封表面的区域的厚度,并且最小化当连接件在压缩/拉伸下操作时密封 接触点移动的风险。
[0007] 通过VAMHTF◎类型的连接件已经研发了一种解决方案,其使用两个螺纹区域, 在所述两个螺纹区域之间在阳端部的唇部处设置有第一密封表面和第二密封表面。运种设 计意味着能够获得位于螺纹区域之间的第一密封件的良好稳定性,然而,第二密封件位于 非常薄的唇部上,运致使密封件的功能容易受损。另外,当连接件在压缩/拉伸下操作时, 由于交变载荷,第二密封件不稳定。最后,在阳端部的唇部中设置密封件降低了阴端部的效 率。
[0008] 在文献US4 570 982A1的文献中还研发了另一种解决方案。运种连接件具有Ξ 个错列的螺纹部分,运表示Ξ个螺纹区域的锥形部不重合而是平行。在螺纹区域中的每一 个之间均设置有密封表面和抵接部。然而,通过将抵接部定位成邮邻密封表面削弱了所述 表面,原因在于抵接部是处于特定载荷作用下的区域,此时载荷幅值较大。螺纹区域不是自 锁式并且在承载牙侧和/或插入牙侧处存在间隙。然而,由于运些间隙,当连接件在压缩/ 拉伸下操作时密封表面的稳定性受损。
[0009] 利用VAMEdge◎类型的连接件还研发了一种解决方案,其采用两个自锁式螺纹 区域,在所述两个自锁式螺纹区域之间设置有密封表面。与VAMHTF◎的情况一样,设计 导致在螺纹区域处产生中间密封的良好稳定性,然而,单个密封表面在嵌入式或者半嵌入 式连接件的情况中不足w抵抗内压力和外压力。

【发明内容】

[0010] 为此,本发明的目的是响应W下Ξ重目标,包括:保持连接件的效率、最大化管状 部件的承载密封表面的区域的厚度和当连接件在压缩/拉伸下操作时避免密封接触点移 动的风险。
[0011] 更加精确地,本发明设及一种用于生产螺纹连接件的组件,其包括第一和第二管 状部件,所述第一和第二管状部件具有相同的旋转轴线并且在其一个端部处均相应设置有 至少第一、第二和第Ξ连续螺纹区域,所述第一、第二和第Ξ连续螺纹区域根据螺纹端部是 阳类型还是阴类型而相继设置在部件的外周表面或内周表面上的同一螺旋上,并且能够在 上紧时配合在一起,第一或者第二或者第Ξ螺纹区域中的至少一个具有自锁的可变宽度螺 纹牙型,所述端部相应结束于自由终端表面,所述端部中的每一个均没有特定抵接表面,至 少一个密封表面设置在邮邻的螺纹区域中的每一个之间,从而当连接件处于上紧状态中时 与设置在对应端部上的密封表面W密封过盈配合的方式配合。
[0012] 在下文陈述了本发明的可选的补充或者替代特征。
[0013] 每个端部的第一、第二和第Ξ连续螺纹区域可W沿着相同的锥母线延伸。
[0014] 设置在邮邻螺纹区域的每一个之间的至少一个密封表面形成锥体上的环面接触, 所述至少一个密封表面相互W密封过盈配合的方式配合。
[0015] 密封表面中的一个可W是拱形表面,半径介于30mm至100mm的范围内,而对应的 密封表面可W是锥形表面,其中,半峰角的正切介于0.025至0.1的范围内,即,锥度介于 5%至20%的范围内。
[0016] 连续螺纹区域中的至少一个可W具有可变宽度螺纹牙型,所述可变宽度螺纹牙型 形成为燕尾形并且非自锁。
[0017] 具有形成为燕尾形W及非自锁的可变宽度螺纹牙型的连续螺纹区域在螺纹牙顶 和牙底之间具有径向间隙,所述径向间隙介于0. 05mm至0. 5mm的范围内。
[0018] 具有形成为燕尾形并且非自锁的可变宽度螺纹牙型的连续螺纹区域可W在螺纹 牙顶和螺纹牙底之间具有介于0. 1mm至0. 3mm的范围内的径向间隙。
[0019] 具有形成为燕尾形并且非自锁的可变宽度螺纹牙型的连续螺纹区域可W在插入 牙侧之间具有介于0. 002mm至1mm的范围内的径向间隙。
[0020] 具有形成为燕尾形并且非自锁的可变宽度螺纹牙型的连续螺纹区域可W在插入 牙侧之间具有介于0.002mm至0.2mm的范围内的径向间隙。
[0021] 具有形成为燕尾形并且非自锁的可变宽度螺纹牙型的连续螺纹区域可W具有介 于1度至15度的范围内的负插入牙侧角。
[0022] 具有形成为燕尾形并且非自锁的可变宽度螺纹牙型的连续螺纹区域可W具有介 于5度至8度的范围内的负插入牙侧角。
[0023] 具有形成为燕尾形并且非自锁的可变宽度螺纹牙型的连续螺纹区域可W具有介 于1度至15度的范围内的负承载牙侧角。
[0024] 具有形成为燕尾形并且非自锁的可变宽度螺纹牙型的连续螺纹区域可W具有介 于5度至8度的范围内的负承载牙侧角。
[00巧]具有形成为燕尾形并且非自锁的可变宽度螺纹牙型的连续螺纹区域可w具有介 于5mm至20mm的范围内的螺距,其中,所有螺纹区域的螺距均相等。
[00%] 每个端部的第一、第二和第Ξ连续螺纹区域可W沿着相同的锥母线延伸,锥母线 的倾斜度介于5%至25%的范围内。运对应于介于0.025至0. 125的范围内的半峰角的正 切。
[0027] 每个端部的第一、第二和第Ξ连续螺纹区域可W沿着相同的锥母线延伸,锥母线 的倾斜度介于10%至18%的范围内。运对应于介于0.05至0.09的范围内的半峰角的正 切。
[0028] 连续螺纹区域中的至少一个可W具有根据API标准5CT的锥形或者银齿型螺纹牙 型或者具有负承载牙侧角。
[0029] 管状部件中的每一个均可W包括制成在另一个多头型螺旋上的至少四分之一的 连续螺纹区域。
[0030] 本发明还设及一种源自根据本发明的组件的自锁连接件的螺纹连接件。
【附图说明】
[0031] 参照附图在下文描述中更加详细地公开了本发明的特征和优势。
[0032] 图1是通过上紧连接两个管状部件而形成的、根据本发明的一个实施例的连接件 的纵向截面的示意图;
[0033] 图2A和图2B
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