用于生产用于钻探和运行油气井的螺纹连接件的组件以及所得到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/或运行油气井的螺纹连接件，W及更准确地设及当 连接件在压缩/拉伸情况下工作时优化连接件在效率和密封方面的整体性能。
【背景技术】
[0002] 术语"螺纹连接件"意思为通过一些部件所构造的任一组件，运些部件是大致地 管状形状的、金属的且能够通过W特定的目的装配W构造用于钻探油气井的杆、或者用于 维护的竖管（也称之为修井竖管）、或者用于运行运样的井的竖管（例如在运行井中所使用 的竖管、套管柱或者油管柱）而连接在一起。
[0003] 每个管状部件包括具有阳螺纹区域或者阴螺纹区域并用于与类似部件的相应的 端部部分装配的端部部分。当被组装时，所述部件装配成所谓的连接件。
[0004] 连接件的该管状螺纹元件在预设的载荷下被组装W响应由使用情况所强加的过 盈配合和密封的要求。此外，应当注意的是管状螺纹元件特别在使用时可能必须经历几个 装配-脱开循环。
[0005] 该管状螺纹元件所使用的情况引起作用在例如螺纹区域、抵靠区域或者密封表面 的那些元件的易损坏部分上的大量的机械载荷。
[0006] 为此，连接件设计规范很复杂，要求同时考虑许多参数。因此，建议维持连接件的 效率W及承载密封表面的管状元件的区域的厚度，W及应当最小化当连接件在压缩/拉伸 情况下运行时密封接触点移位的风险。
[0007] 通过文献WO2008/110494中所描述的连接件而已经开发出一种解决方案。该连 接件的特征在于阳端部和/或阴端部包括具有在密封表面的正前方在螺纹排出部所布置 的凹槽的唇缘。凹槽可用于减小所述端部的厚度，且同时按W下方式减小径向的刚度，使得 在凹槽附近的区域易于通过施加在其上的压力径向变形。运就意味着在密封表面之间的接 触可被保持。
[000引然而，测试已经表明运种类型的凹槽的轴向长度太长，运意味着在凹槽附近的区 域的径向变形经常地超出弹性区。该区域的塑化经常发生，因而导致唇缘弯曲并因此在密 封表面处引起接触损失。
【发明内容】
[0009] 为此，本发明的目的是在连接件在弯曲情况下运行时或者在管状元件的端部受到 径向压力时防止在端部附近的弯曲的风险。更特别地，本发明适用于在连接件具有径向过 盈配合的螺纹和具有燕尾形螺纹轮廓的情况下限制凹槽的最大轴向长度。
[0010] 更准确地，本发明设及一种用于生产螺纹连接件的组件，该组件包括具有回转轴 线的第一和第二管状元件，且每个管状元件分别地在它们端部的一个处依赖于螺纹端部是 阳型还是阴型而在元件的外部或者内部圆周表面上具有遵循第一螺旋线的至少一个第一 连续螺纹区域，上述管状元件在装配时能够配合一起，端部的第一螺纹区域具有可变宽度 的燕尾形螺纹轮廓，所述端部分别在终端表面中结束，至少一个端部具有设置在螺纹区域 和终端表面之间的唇缘，所述唇缘承载密封表面，该密封表面在连接件处于装配状态中时 能够W密封过盈配合与面向另一端部布置的相应的密封表面配合，其特征在于所述唇缘被 挖出一凹槽，该凹槽一方面邮连螺纹区域另一方面邮连密封表面，凹槽的长度（GL)计算如 下：
阳01引其中：
[0014] 是承载牙侧的螺距数值；
[0015] S化是插入牙侧的螺距数值；
[0016] 化是螺纹长度；
[0017] RLP是参考位置长度；
[0018] n是在螺纹中的螺旋线的数量。
[0019] 本发明的可选补充特征或者可替代的特征在W下说明。
[0020] 参数L化、S化、化、RPL和n的数值可限定如下：
[0021] 4mm<LFL<20mm;
[0022] 4mm<SFL<20mm；
[0023] 20mm<TL<300mm；
[0024] 10mm<RLP<150mm; 阳0 巧]Kn<4。
[0026] 参数L化、S化、化、RPL和n的数值可限定如下：
[0027] IOmnKLFlXl了mm;
[0028] 10mm<SPL<l了mm ;
[0029] 40mm<TL< 160mm ；
[0030] 20mm<RLP<80mm ；
[0031] n= 2。
[0032] 端部的第一螺纹区域可包括具有可变宽度的自锁式的燕尾形螺纹轮廓。
[0033] 端部的第一螺纹区域可包括具有近零可变宽度的燕尾形螺纹轮廓，W使：
[0034]LFL=SFL=P(螺纹的螺距）。
[0035] 在通过回转轴线的纵向截面中观察到，凹槽可包括经由第一倾斜部分连接至螺纹 区域且经由第二倾斜部分连接至包括密封表面的区域的环状部分。
[0036] 凹槽的厚度可比唇缘的厚度小0. 2至2. 5mm的数量（P)。
[0037] 第一倾斜部分可与连接件的回转轴线形成在20°至75°范围内的角度a。
[0038] 第二倾斜部分可与连接件的回转轴线形成在5°至90°范围内的角度0。
[0039] 唇缘的密封表面可W是具有在30至IOOmm范围内的半径的半球形表面，同时相应 的密封表面为锥形表面，该锥形表面的半峰角的正切在0. 025至0. 25范围内，即锥度在5% 至50%的范围内。 W40] 在阳螺纹的顶部和阴螺纹的根部之间可设置0. 05至0. 5mm范围内的径向间隙 TRG。
[0041] 螺纹区域可具有在1至15度范围内、优选地在5至8度范围内的负的插入牙侧角 度SFA。
[0042] 螺纹区域可具有在1至15度范围内、优选地在5至8度范围内的负的承载牙侧角 度LFA。
[0043] 每个端部的螺纹区域可沿着具有在5%至25%范围内的斜度的同一锥体母线延 伸，优选地斜度在10%至18%范围内。
[0044] 管状元件的端部的每个可包括多头型的在另一螺旋线上所产生的至少一个第二 连续螺纹区域。
[0045] 本发明还设及一种通过装配根据本发明的组件所得到的螺纹连接件。
【附图说明】
[0046] 参考附图，在W下的说明书中更详细地公开本发明的特征和优点。
[0047] 图1是根据本发明的一个实施例的由通过装配而连接两个管状元件所得到的连 接件的纵向截面示意图；
[0048] 图2A和2B均是根据本发明的一个实施例的通过装配而连接两个管状元件所得到 的连接件的螺纹区域的细节的纵向截面示意图；
[0049] 图3A和3B均是根据本发明的一个实施例的通过装配而连接两个管状元件所得到 的连接件的螺纹区域的细节的纵向截面示意图；W及
[0050] 图4是本发明的详细视图。
【具体实施方式】
[0051] 图1示出了用于生产螺纹连接件的组件，其包括具有回转轴线10的第一和第二管 状元件。其中一个元件具有称之为阳端部1的端部，阳端部1包括在元件的外部圆周表面 上产生且遵循第一螺旋线的第一连续螺纹区域3。术语"连续螺纹区域"意思是螺纹区域在 螺纹中没有中断。
[0052] 在一变型中，可能在端部1上设置遵循第二螺旋线的第二螺纹区域，当然，要当屯、 的是第一和第二螺纹区域是同步的W容许装配。
[0053] 另一元件具有被称之为阴端部2的端部，阴端部2包括在元件的内部圆周表面上 产生且遵循第一螺旋线的第一连续螺纹区域4。术语"连续螺纹区域"意思是螺纹区域4在 螺纹中没有中断。
[0054] 在一变型中，可能在端部2上设置遵循第二螺旋线的第二螺纹区域，当然，要当屯、 的是第一和第二螺纹区域是同步的W容许装配。 阳化5] 连续螺纹区域3和4在装配时分别能够配合在一起。
[0056]端部1和2在终端表面7和8中分别地终止。每个终端表面在装配期间可抵靠或 者不抵靠在另一管状元件的端部上设置的相应的抵靠表面。
[0057]密封表面5在阳端部I上的唇缘12上设置，所述唇缘被限定为一方面通过螺纹区 域3而另一方面通过终端表面7划界的端部1的外部圆周表面的一部分。当连接件处于装 配状态时，上述密封表面能够W密封过盈配合与设置在阴端部2上的相应的密封表面6配 厶 1=1 O
[0058] 图1还示出了阳端部1的厚度ep，还称之为阳端部1的临界截面，其不是由所述端 部的外部直径ODp和内部直径I化之间的差值限定，而是在螺纹区域3的基部处（即在最 后的螺纹处）限定。同样地，阴端部2的厚度eb，还称之为阴端部2的临界截面，不是由阴 端部的外部直径0抓和内部直径I化之间的差值限定，而是在螺纹区域4的基部处（即在 最后的螺纹处）限定。
[0059]因此，阳端部的临界截面由阳端部1的厚度ep限定，并且阴端部的临界截面由阴 端部2的厚度eb限定，所述临界截面实际上是由阳端部或者阴端部的在具有厚度ep和eb 的区域处的横截面所形成的表面。
[0060]因此，连接件的效率限定为等于在阳端部的临界截面和阴端部的临界截面之间的 最小数值和管的普通截面之间的比值。自然地，管的普通截面必须取自在距螺纹区域一定 距离处所测量的螺纹元件的厚度。该厚度因此是对于阳元件和对于阴元件而言是固定的。 和由ODp和I化之间的差值计算一样，该厚度可同样地由0抓和I化之间的差值计算。连 接件的效率的概念与连接件的疲劳强度有关系。
[0061]根据本发明且如图2A、2B、3A和3B中所示的，螺纹区域3和4具有在通过轴线10 的纵向截面中所观察的"燕尾形"螺纹轮廓。运意味着阳螺纹区域3的螺纹34的插入牙侧 35和承载牙侧36都是负的。
[0062] 同样地，阴螺纹区域4的螺纹44的插入牙侧45和承载牙侧46也是负的。燕尾形 轮廓意味为当装配连接件在载荷情况下或者当它在弯曲情况下运行时可避免螺纹跳出。
[0063] 根据本发明且如可在图3A和3B中所看出的，螺纹区域3和4具有"可变宽度"的 螺纹轮廓。运意味为阳螺纹牙侧（或齿）34W及阴螺纹牙侧（或齿）44都具有固定的螺距， 同时螺纹的宽度沿着各自终端表面的方向减小。 W64] 更准确地，在阴螺纹区域的承载牙侧46之间的螺距是常数，在阴螺纹区域的 插入牙侧45之间的螺距S化也是常数，该常数具有特别的特征，即承载牙侧之间的螺距大 于插入牙侧之间的螺距。 W65] 同样地，在阳插入牙侧35之间的螺距S化是常数，在阳承载牙侧36之间的螺距L化也是常数。此外，阳插入牙侧35和阴插入牙侧45的各自的螺距S化彼此相等且小于继 而也是相互相等的阳承载牙侧36和阴承载牙侧46的各自的螺距LFL。
[0066]和传统的一样，螺纹的宽度和牙侧之间的螺距一样是在螺纹半高处测量的。
[0067]在不同的变型中，螺纹区域3和4可W是或不是自锁式的。在自锁式螺纹的情况 下，阳或者阴螺纹（或齿）最终在装配结束时在预定位置一个锁定至另一个中。 W側在非自锁式螺纹的情况下，连接件可包括内部的和/或外部的抵靠部W使承载牙 侧和/或插入牙侧不接触。
[0069]根据本发明，在螺纹区域3和密封表面5之间在唇缘12上具有短长度化的凹槽 11。术语"短长度"意思为凹槽11相对于现有技术在减小的长度上延伸，并且具有如下所 确定的最大数值：
阳07U 其中：