专利名称：用于石油工业的具有自锁螺纹的管状连接件的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有自锁螺纹的螺纹连接件，其包括第一和第二管状部件，一个设置有管状凸形端部，另一个设置有管状凹形端部，每个端部都设置有螺纹区域，当一个扣合到另一个中时该螺纹区域能够以自锁上紧的方式配合到锁定位置。
背景技术：
在已知的方式中，常规方式是通过扣合来连接，在操作碳氢化合物井的情况下所述管将构成壳体或油管柱。通常，这样的管包括设置有凸形螺纹区域的端部和设置有凹形螺纹区域的端部，每个端部将要通过扣合与另一个部件的对应端部组装，该组装限定了连接件。由此构成的油管柱可以在已经水平地实施钻井时旋转，以便允许所述油管柱朝向井底前进，或者在其水平地钻井时水平地前进。为此，各部件必须以高扭矩扣合在一起，以能够传递足以允许油管柱前进到井中且不会折断的旋转扭矩。对于常规的产品，通常通过设置在每个待扣合部件上的抵靠表面的上紧来获得扣合扭矩。然而，因为抵靠表面的程度是管的厚度的一部分，所以当施加太大的扣合扭矩时快速地达到抵靠表面的临界塑化阈值。为此，对例如连接件进行了专门的研究开发，例如申请人的以商标名VAM HTF 销售的那些连接件，尤其是关于螺纹方面，以能够从抵靠表面撤回至少部分或全部的其不能容纳的载荷。利用文献FR4855587中所述的自锁螺纹来实现上述目的。在该类型的连接件的自锁螺纹中，如现有技术USRe30647和USRe34467中所述，凸形端部的螺纹(也称为齿)和凹形端部的螺纹(也称为齿)具有恒定的导程但是具有可变的螺纹宽度。更确切地，分别对于凸形端部或凹形端部的螺纹而言，随着分别与凸形端部或凹形端部的距离的增大，螺纹(或齿)的顶部宽度逐渐增大。从而，在扣合期间，凸形和凹形螺纹(或齿)终止于彼此锁定在与锁定点对应的位置中。更确切地，当凸形螺纹(或齿)的牙侧靠着对应的凹形螺纹(或齿)的牙侧锁定时，自锁螺纹出现锁定。当到达锁定位置时，彼此扣合的凸形和凹形螺纹区域具有对称面，其中位于凸形螺纹区域的端部处的凸形和凹形齿的中心处的公共中高宽度对应于位于凹形螺纹区域的端部处的凸形和凹形齿的中心处的公共中高宽度。为此，通过牙侧之间的所有接触表面获得扣合扭矩，S卩，总的表面积，其基本上大于由现有技术的抵靠表面构成的表面积。然而，常规的自锁螺纹连接件在张力/压缩应力尤其高的当前应用中具有某些限制。事实上，在凸形螺纹区域的凸形螺纹(或齿)宽度最小的端部处，与凹形端部的螺纹 (或齿)配合的所述螺纹相反具有大的宽度。已经注意到，当连接件以交替的张紧/压缩操作时，凸形螺纹区域的端部处的螺纹(或齿)的牙侧承受非常高的剪切应力，这可能导致凸形齿断裂，相应地，当连接件以交替的张紧/压缩操作时，凹形螺纹区域的端部处的螺纹 (或齿)的牙侧承受非常高的剪切应力，这可能导致凹形齿断裂。为了克服这些问题，已经考虑了一种方案，其包括产生螺纹，其中凸形螺纹区域的端部处的螺纹(或齿)的宽度较大，但是这种方案没有改变螺纹区域的总长度。然而，该方案包括增大螺纹的导程。从而，该方案存在的缺陷在于减少了螺纹的数量，并且由此增加了跳出的风险，该跳出对应于连接件受到大的弯曲载荷或张力时凸形和凹形螺纹裂开。此外， 该方案存在的缺陷在于减小了螺纹中的接触表面积，并且由此减小了螺纹中允许的扭矩。已经研究了另一种方案，其包括增加螺纹的数量而不改变螺纹区域的总长度。该方案具有的优点在于在凸形牙侧和凹形牙侧之间提供了较大的总接触表面，由此减小了各个螺纹上的载荷。然而，该方案涉及减少了螺纹的宽度的变化(也称为楔形比)。为此，减弱螺纹的自锁特征，考虑到加工不精确度，这意味着螺纹的自锁位置变成是波动的。如果提供金属/金属密封区域，那么这是尤其有问题的，其中分别设置在连接件的管状部件的凸形端部和凹形端部上的两个表面必须配合成干涉配合。
发明内容
为此，本发明的目的在于减小凸形螺纹区域的端部附近的凸形和凹形螺纹区域的齿的宽度之间的特别显著的不均衡，而不改变螺纹区域的总长度，也不改变楔形比。更确切地，本发明提供一种螺纹连接件，其包括第一管状部件和第二管状部件，每个管状部件都设置有相应的凸形端部和凹形端部，凸形端部的外周表面上包括至少一个螺纹区域并且该凸形端部终止于相对于连接件的轴线沿径向定向的末端表面，凹形端部的内周表面上包括至少一个螺纹区域并且该凹形端部终止于相对于连接件的轴线沿径向定向的末端表面，凸形螺纹区域具有第一部分，在该第一部分中，齿的宽度CWTp从值CWTpmin 增大到值CWTpmax，该值CWTpmin对应于距离凸形端部的末端表面最近的齿的宽度，该值 CffTpmax对应于距离所述末端表面最远的齿的宽度，同时凹形螺纹区域的齿的宽度CWTb从值CWTbmax减小至值CWTbmin，该值CWTbmax对应于距离凹形端部的末端表面最远的齿的宽度，该值CWTbmin对应于距离所述末端表面最近的齿的宽度，从而使得螺纹区域根据自锁
扣合进行配合，其特征在于
CWTpmin ^ ^ w ^~-^ > 0. 2并且
权利要求
1.一种螺纹连接件，其包括第一管状部件和第二管状部件，每个管状部件都设置有相应的凸形端部(1)和凹形端部O)，凸形端部(1)的外周表面上包括至少一个螺纹区域(3) 并且该凸形端部终止于相对于连接件的轴线(10)沿径向定向的末端表面(7)，凹形端部 (2)的内周表面上包括至少一个螺纹区域(4)并且该凹形端部终止于相对于连接件的轴线 (10)沿径向定向的末端表面(8)，凸形螺纹区域C3)具有第一部分，在该第一部分中，齿的宽度CWTp从值CWTpmin增大到值CWTpmax，该值CWTpmin对应于距离凸形端部(1)的末端表面(7)最近的齿的宽度，该值CWTpmax对应于距离所述末端表面(7)最远的齿的宽度，同时凹形螺纹区域的齿的宽度CWTb从值CWTbmax减小至值CWTbmin，该值CWTbmax对应于距离凹形端部O)的末端表面(8)最远的齿的宽度，该值CWTbmin对应于距离所述末端表面(8)最近的齿的宽度，从而使得螺纹区域(3、4)根据自锁扣合进行配合，其特征在于CffTpmln > 0. 2并且CWTbmaxCWTbmin 〈 CWTpminCWTpmax CWTbmax
2.根据权利要求1所述的螺纹连接件，其特征在于，距离凸形端部(1)的末端表面(7) 最近的齿的宽度CWTpmin与距离凹形端部⑵的末端表面⑶最远的齿的宽度CWTbmax之间的比处于0.3至0.7的范围内。
3.根据前述权利要求中任一项所述的螺纹连接件，其特征在于，凸形螺纹区域(3)包括位于末端表面(7) —侧上的第一部分和位于与末端表面(7)相对的一侧上的第二部分， 在该第一部分中，根部的宽度CWRp下降，在该第二部分中，根部的宽度CWRp保持恒定的值， 该恒定的值大于或等于阈值CWRp wtt。
4.根据权利要求3所述的螺纹连接件，其特征在于，凸形入扣牙侧之间的导程SFPp在第一部分中是恒定的，并且在第二部分中取得的值等于凸形负载牙侧之间的导程LFPp的值，凸形负载牙侧之间的导程LFPp的值在第一部分和第二部分中保持恒定。
5.根据权利要求3所述的螺纹连接件，其特征在于，凸形负载牙侧之间的导程LFPp在第一部分中是恒定的，并且在第二部分中取得的值等于凸形入扣牙侧之间的导程SFPp的值，凸形入扣牙侧之间的导程SFPp的值在第一部分和第二部分中保持恒定。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的螺纹连接件，其特征在于，凸形螺纹区域(3)包括位于末端表面(7) —侧上的第一部分和位于与末端表面(7)相对的一侧上的第二部分， 在该第一部分中，根部的宽度CWRp下降到值CWRp随，在该第二部分中，根部的宽度CWRp增大。
7.根据权利要求6所述的螺纹连接件，其特征在于，凸形负载牙侧之间的导程LFPp在第一部分中是恒定的，并且在第二部分中取得的值LFP’ ρ等于在第一部分中的入扣牙侧之间的导程SFI^p的值，凸形入扣牙侧之间的导程SFI^p在第一部分中是恒定的，并且在第二部分中取得的值SFP’ ρ等于在第一部分中的凸形负载牙侧之间的导程LFPp的值。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的螺纹连接件，其特征在于，值CWRp .为齿高的 0.7倍或更多倍。
9.根据前述权利要求中任一项所述的螺纹连接件，其特征在于，凸形螺纹区域和凹形螺纹区域(3、4)具有锥形母线，该锥形母线与连接件的轴线(10)形成处于1度到5度范围内的角度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的螺纹连接件，其特征在于，凸形螺纹区域和凹形螺纹区域(3、4)的齿具有燕尾形轮廓。
11.根据前述权利要求中任一项所述的螺纹连接件，其特征在于，凸形螺纹区域和凹形螺纹区域(3、4)的根部和齿的顶部与螺纹连接件的轴线(10)平行。
12.根据前述权利要求中任一项所述的螺纹连接件，其特征在于，凸形螺纹区域(3)的齿的顶部和凹形螺纹区域的根部之间具有间隙h。
13.根据前述权利要求中任一项所述的螺纹连接件，其特征在于，凸形端部(1)和凹形端部( 各自分别包括密封表面(5 ；6)，当螺纹区域(3、4)按自锁扣合而配合时这些密封表面彼此配合成上紧接触。
14.根据前一个权利要求所述的螺纹连接件，其特征在于，密封表面(5;6)分别为，一个由半球形表面构成，另一个由锥形表面构成。
15.根据前一个权利要求所述的螺纹连接件，其特征在于，半球形表面具有母线，该母线的曲率半径处于30至IOOmm的范围内。
16.根据权利要求14或权利要求15所述的螺纹连接件，其特征在于，锥形表面的峰值半角的正切值处于0. 025至0. 075的范围内。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的螺纹连接件，其特征在于，处于密封表面 (5 ；6)的上紧接触中的配合区域位于凸形端部(1)的末端表面(7)与螺纹区域(3、4)之间。
全文摘要
本发明涉及一种螺纹连接件，其包括第一管状部件和第二管状部件，每个管状部件都设置有相应的凸形端部(1)和凹形端部(2)，凸形端部(1)的外周表面上包括至少一个螺纹区域(3)并且该凸形端部终止于相对于连接件的轴线(10)沿径向定向的末端表面(7)，凹形端部(2)的内周表面上包括至少一个螺纹区域(4)并且该凹形端部终止于相对于连接件的轴线(10)沿径向定向的末端表面(8)，凸形螺纹区域(3)具有第一部分，在该第一部分中，齿的宽度CWTp从值CWTpmin增大到值CWTpmax，该值CWTpmin对应于距离凸形端部(1)的末端表面(7)最近的齿的宽度，该值CWTpmax对应于距离所述末端表面(7)最远的齿的宽度，同时凹形螺纹区域(4)的齿的宽度CWTb从值CWTbmax减小至值CWTbmin，该值CWTbmax对应于距离凹形端部(2)的末端表面(8)最远的齿的宽度，该值CWTbmin对应于距离所述末端表面(8)最近的齿的宽度，从而使得螺纹区域(3、4)根据自锁扣合进行配合，其特征在于CWTpmin/CWTbmax≥0.2并且CWTbmin/CWTpmax≤CWTpmin/CWTbmax。
文档编号F16L15/06GK102257306SQ200980150446
公开日2011年11月23日 申请日期2009年12月7日 优先权日2008年12月16日
发明者E·韦尔热, P·马丁 申请人:住友金属工业株式会社, 瓦卢莱克曼内斯曼油气法国公司