专利名称：用于可扩张的有缝管道的连接组件的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种连接组件，用于可扩张管道的一些连接部分。特别是不排除用于可扩张有缝管道(EST)各部分的连接，例如用于石油和天然气开采工业的向下钻井应用方面。
可扩张的有缝管道(EST)，例如专利文献WO93/25800(shell internationale Research Maatschappij B.V.)所述，可用于各种向下钻井应用。这种管道包含有一些管段，它们已经用机械加工制成大量纵向槽缝。因此，能相当容易地将管道径向向外扩张。例如通过采用心轴穿过管道来扩张。管道扩张便引起槽缝扩大而成菱形缝槽。这种管道有用的场合是，例如，当需要将下面受限制的管道排成直线而不进一步减小管道直径的情况下有用。如果使用通常的管道，则管道外径必须按照需要作成比限制部分更小的直径，这样才能使管道通过受限制的部分，这种管子内径的减小具有许多重大影响，主要是减低了管道的生产能力。使用ETS时，管道能够通过狭窄限制部分而进入限制部分下面的管孔扩大口径部分，然后，管子便可扩张到比限制部位更大的直径。
ETS是以不同长度的管段供应，这些管段目前是通过将一些彼此焊接在一起制作成串连形式。在许多情况下，这是相当耗费时间的和费用昂贵的，例如在恶劣气候下在离岸近海操作时，很难保证完全一致的焊接质量。由于焊接操作所产生的高温和明火或火花，因而，还会发生安全问题。还进一步在“运行故障”情况下，要求将形成EST串连的焊接管段分离开来，将管道切割开，而切割的管子便不适于再使用。
本发明目的之一是提供一种连接EST各部分(管段)的方法，以便消除或减少上述这些困难。
根据本发明，可提供一种连接组件，用于连接可扩张的有缝管道，该组件包含有管状第一和第二部件，它们安装在有缝管道各管段的末端上，这些部件上开有槽缝并且第一部件的自由末端限定一个阳凸部和第二部件的自由末端限定一个阴凹部，这样两种部件的各自由末端便能适当彼此嵌合并能以与管子相应的方式使连接的这些部件同时扩张。
根据本发明进一步的方面，是提供了一种方法来连接可扩张的有缝管道，该方法包括提供有缝管道的第一和第二管段；提供管状的有缝的第一和第二部件，安装在各管段的末端，第一部件的自由末端限定一个阳凸部，而第二部件的自由末端限定一个相应的阴凹部；以及偶合(嵌合)所说的阳凸部与阴凹部，以连接第一和第二管段。
本发明还与定位方法有关，即对有缝管道各连接管段在管孔中的定位方法，包括径向扩张各管段的步骤和扩张所说的第一和第一和第一部件以形成实质上为恒定内径的扩张管段。
此处所用的术语“有缝的”或“槽缝”，意指包括任何对管道结构的切割、机械加工或削弱，目的是为了使管道径向扩张变得容易，包括这样一些槽缝，它们仅能部分地通过管壁扩张并且能使其余薄壁部分断裂式扩张；以及一些钻孔形成的缝线。
这些部件可以与各个槽缝对准排列，虽然这对于组件成功地的扩张并不认为特别重要。最好这些部件限定相应的螺纹，这样各部件可制成能够相对旋转。另一种是，这些部件可采用插入的构造，或者最好采用插入与旋转相结合的结构。
在一优选安排中，是采用一些固定件来保证各部件彼此相固定，这可防止各部件的自由末端径向分离于连接的管子扩张时并且防止一个部件相对于另一部件的转动。
最优选可取的是，各固定件的位置邻近于外阴凹部分的自由末端以防止在管子扩张时该末端向外张开。这些固定件可制成能脱开的形式，例如在各部件中采用短螺钉用于一些适当螺孔定位，这样，在“滞流”情况下，管子可被分离开来。采用这样一些螺钉和联接的螺孔，还可提一种方便的方法以保证各部件处于需要的排列中。
可优选的还有，这些部件限定有相应螺纹，用一些固定件使彼此固定。最优选的是，这些固定件接合位于自由末端与其中螺纹部分之间的阴凹部。这种排列可提供用于槽缝图案中任何一点上。在另一种排列中，这些固定件还可接合位于自由末端与有螺纹部分之间的阳凸部。采用这种安置时，最好使有螺纹的部分处于各部件在槽缝各末端之间的“结点”上，这便不致由于组件的扩张而变形.
还可优造，使每一部件部分结合另一部件的自由末端部分，包括一底切凸缘或凹槽，并且另一部件的自由末端限定有一舌榫，其定位于此槽中。所说的部件之一或二者可限定一个后凸角(backangle)与另一部件末端上的唇缘相结合，这便减少了管道扩张时自由末端张开的可能性；阳凸部末端的张开会在管腔中产生不规则性，在此不规则处一些工具会受阻。在这些部件制成螺纹的地方，阳凸部的唇缘自由末端，最好向内偏转以便通过阴凹螺纹使这些部件至少能够部分地插入。这样的偏转可伴之以在阳凸部上提供一活动绞链。
这些部件可与各管段形成整体，或者焊接或以其它方式安固于各管段；焊接或安固操作可在生产厂或组件厂进行，这样，这些管段可供应到准备连接的地点。
外台肩(shoulder)可设置在一个或两个部件的连接组件上，使组件和连接管道的处理更加容易。最好这些台肩设置在各部件的一些结节处。
本发明的这些和其它方面，将用实施例的方式并结合附图加以插述。其中
图1是可扩张有缝管道(EST)的一管段的剖视图，说明其处于扩张构形；图2是图1沿线2-2的剖视图，是说明EST处于未扩张构形；图3是根据本发明一优选实施例的连接组件的一半剖视图，说明组件各部件处于分开的(未连接的)状态。
图4是图3连接组件的一半剖视图，说明各部件处于连接状态。
首先请参阅图1和图2，它们说明可扩张有缝管道(EST)的一管段10。在其原始构形中，管道10是简单的一管段，在该管段上已经由机械加工制成一系列的纵向槽缝12(参见图2中管10a与一些槽缝12a)。当向管壁施加一经向向外压力时，例如通过沿管子心轴的径向向外压力，便引起管子扩张，这样以来槽缝12a变成一些菱形的开缝12b，如专利文献(WO93/25800)所述。
管道10是以适于运输和处理的一些管段供应，它们彼此在表面上连接，制成一种串连管道，如附图中图3和图4所述的连接器组件20，是用来连接这些管道管段的。组件20包含有安装在各管道管段末端上的第一部件22和第二部件24。在此具体实施例中，部件22、24适合于焊接在各管道末端。将部件22、24是按照相似于管道10的方式扩张并提供有同样的纵向槽缝26。
第一部件22的自由端通过机械加工制成一种阳凸部28，而第二部件22的自由端则限定一相应的阴凹部30以便接受阳凸部28嵌入，见后所述。凸部和凹部具有相应的螺纹32、33，这样部件22、24可制成相对旋转的构造。这些螺纹位于槽缝26所形成的指形区(fingers)40、41的结点(nodes)27a、27b上，亦即这些指形区是在槽缝各末端之间的区域。这些区域随组件20扩张而实质上不变形。
每个部件22、24还各限定有一底切凸缘34、35，用于接合具有相应形状的另一部件36、37的自由末端。在第二部件24上形成的凸缘35限定有一后凸角(back angle)它与位于第一部件36的自由端上的径向扩张唇缘39相配合。这是用来防止一个部件自由端脱离另一部件的自由端于管道扩张情况下。为使第一部件的自由末端能够向内偏转，让唇缘39在第二部件上的螺纹33内通过，第一部件22限定有一活动铰链38。需注意，该活动铰链38距离自由末端36有相当长的一段间隔，这样于铰链38处只需作小的偏转度就能让自由末端36通过螺纹33。
如上所述，在部件22、24中的槽缝是这样安排的，即各部件每个的自由末端36、37都限定有多个指形区40、41并且每个这些指形区都限定有一孔42、43。在第二部件中的一些孔43是埋头孔(countersunk)，而在第一部件22中的一些孔42带有螺纹，这样各指形区40、41可以利用许多短螺钉44使其彼此安全固定。螺钉44的位置是处于第二部件的自由末端的邻近处，因为指形区41在管道扩张时会有向外张开的倾向。此外，在这些螺纹32、33的另一侧上还可以设有一螺旋线并在此情况下可不必在凸缘35上设置后凸角，因附加的一套螺丝可防止扩张后的指形区40脱离扩张后的部件24。如果在凸缘35上的后凸角不需要，则径向扩张唇缘39便可省略(去)，因而无需提供活动铰链38。
为了将设置有管道连接组件20的两管段连接起来，可将部件22、24组装在一起，或插入，这样使第一部件的自由末端36通过第二部件自由末端37的内侧，将末端36向内偏转使绞合于螺纹33之下。一旦螺纹32、33会合，第一部件22便相对于第二部件24旋转，直到部件22、24安全地咬合起来。如必要，此后可将第一部件22以相反方向旋转，使孔眼42、43对准，这还可用于将部件22、24上的槽缝26对准。此后，将螺钉44固定在孔眼42、43中。
所需要的许多管段可以此方式连接，形成串接管道，并将地下管放入油井所需位置。然后将管道和连接组件扩张到所需直径。然而，在“滞流”的情况下，要求撤出和拆卸管道，这可相当容易地达到，即除去螺丝44，旋开第一和第二部件22、24的螺丝，然后从阴凹部30中拉出阳凸部28。
对于本技术领域中的人员来说很明显，上述实施例只是本发明的范例，该实施例可进行各种各样的改变和改进，但都不脱离本发明的范围。
权利要求
1.一种连接组件20用于连接可扩张的有缝管道10，该组件包含有管状第一和第二部件22、24用于安装在有缝管道的各管段末端上，这些部件开有槽缝26并且第一部件的自由末端限定有一阳凸部28，和第二部件的自由末端限定有一阴凹部30，以便使这些部件的自由末端能适于彼此配合连接，并使这些连接的部件能以与管道相应的扩张方式进行扩张。
2.如权利要求1所述的连接组件，其中部件22、24布设有对准的各自的槽缝26。
3.如权利要求1或2所述的连接组件，其中部件22、24限定有一些相应的螺纹32、33，以便这些部件制成相对旋转的构造。
4.如权利要求1、2或3所述的连接组件，其中部件22、24能适合制成插入的构造。
5.如上面一些权利要求中任何一个所述的连接组件，其中部件22、24限定有一些相应的螺纹32、33并且能适于插入与旋转相结合的构造。
6.如上面一些权利要求中任何一项所述的连接组件，其中固定件44是供部件22、24相互安全固定。
7.如权利要求6所述的连接组件，其中固定件44的位置邻近于阴凹部30的自由末端，以便防止该末端在管道扩张时向外张开。
8.如权利要求6或7所述的连接组件，其中一些固定件44是能够拆卸开(松脱)。
9.如权利要求8所述的连接组件，其中这些固定件是螺丝44，用于在部件22、24所提供的适当的孔眼42、42中定位。这样在“滞流”情况下可将管道拆分开来。
10.如上面一些权利要求中任何一项所述的连接组件，其中部件22、24限定相应的螺纹32、33并用一些固定件44使它们相互固定。
11.如权利要求10所述的连接组件，其中这些固定件33是配合连接阴凹部30于它的自由末端与其上的螺纹33之间。
12.如权利要求11所述的连接组件，其中这些固定件也可供连接阳凸部28于它的自由末端与其上的螺纹32之间。
13.如上面一些权利要求中任何一项所述的连接组件，其中部件22、24限定有相应的螺纹32、33并且该螺纹定位于部件的一些结点上。
14.如上面一些权利要求中任何一项所述的连接组件，其中每一部件22、24用于配接另一部件24、22的的自由末端的部分包括有一底切凹槽34、35，并且另一部件的自由末端限定一舌榫37、36来定位于凹槽34、35中。
15.如权利要求14所述的连接组件，其中至少有一个所说的部分限定一后凸角来与另一部件末端上的唇缘39相配接。
16.如权利要求15所述的连接组件，其中阳凸部28的自由末端是提供有一唇缘39并设置成能向内偏转，让这些部件至少可部分地通过插入连接。
17.如权利要求16所述的连接组件，其中所说的偏转是通过阳凸部28上提供一活动铰链38来实现。
18.如上面一些权利要求中任何一项所述的连接组件，部件22、24是与管道各管段10形成集合整体。
19.如权利要求1至17中任何一项所述的连接组件，其中部件22、24是适应于焊接到管道各管段10上。
20.如上面一些权利要求中任何一项所述的连接组件，其中一些外台肩是设置在一个或两个部件22、24上，使装配件20和连接管道10的处理简易化。
21.如权利要求20所述的连接组件，其中这些外台肩是设置在部件22、24的结点上。
22.一种对有缝管道10各管段的定位方法，即与上面一些权利要求中任何一项所述的连接组件20相连接的有缝管道10各管段在钻孔中的定位法，包括对管道10各管段径向扩张的步骤，以及所说的第一和第二部件22、24形成其内径实际上恒定不变的某一长度的扩张管道。
23.一种连接可扩张有缝管道的方法，该方法包含有提供有缝管道10的第一和第二管段；提供管状有缝第一和第二部件22、24，它们安装在管道各管段10的末端上，第一部件的自由末端限定一阳凸部28和第二部件的自由末端限定一相应阴凹部30以及偶连所说的阳凸部分与阴凹部分28、30以连接一些第一和第二管道管段10。
全文摘要
一种连接器组件20用于连接可扩张的有缝管道(EST)10,包含有安装在有缝管道各管段末端的管状第一和第二部件22,24,部件22,24本身具有槽缝26。第一部件的自由端限定一阳凸部28,第二部位的自由末端限定有一阴凹部30,这些部位的自由末端适于彼此接合并使偶连的一些部位以同管道10相应的方式扩张。
文档编号E21B43/08GK1185190SQ96194119
公开日1998年6月17日 申请日期1996年5月24日 优先权日1995年5月24日
发明者阿拉斯泰尔·坎贝尔 申请人:石油管井系统有限公司