具有高弯曲和转矩容量的螺纹连接制造技术

示例螺纹连接包括第一组件和第二组件。所述第一组件可以具有第一外径、位于所述第一外径处或附近的第一螺纹部分和端部。所述第二组件可以具有第二外径，所述第二外径大于所述第一外径；第二螺纹部分，所述第一螺纹组和所述第二螺纹组中的至少一个具有可变螺距和可变锥度中的至少一个；以及内部胎肩，所述内部胎肩被定位成当所述第一螺纹部分与所述第二螺纹部分接合时，接触所述第一组件的所述端部。连接环可以耦接到所述第二组件并且被定位成当所述第一组件被定位在所述第二组件内时与所述第一组件的一部分接合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景通常从可能位于岸上或海上的地下地层获得烃类(诸如石油和天然气)。在大多数情况下，地层位于表面下方数千英尺处，并且井筒必须先与地层相交，然后才可以回收烃类。用以到达地层的钻井工具和设备通常包括使用螺纹耦接在一起的多个段。这些螺纹连接可能会遭受螺纹连接必须能够在无断裂或松动情况下处理的高转矩和弯曲载荷。附图通过部分参考以下描述和附图，可以理解本公开的一些特定示例性实施方案。图1是根据本公开的方面的示例钻井系统的图。图2是根据本公开的方面的示例螺纹连接的图。图3是根据本公开的方面的具有可变螺距的示例螺纹部分的图。图4是根据本公开的方面的具有可变锥度的示例螺纹部分的图。图5是根据本公开的方面的示例过程的图。尽管已经显示和描述并且通过参考本公开的示例性实施方案定义了本公开的实施方案，但此类参考并不意味着对本公开的限制，并且不应推断此类限制。本领域技术人员以及受益于本公开的人员将想到，所公开的主题能够在形式和功能上存在相当多的修改、变更和等效形式。本公开所显示和描述的实施方案仅仅是示例，而且并未详尽说明本公开的范围。详述本文中详细描述本公开的说明性实施方案。为了清楚起见，在本说明书中可能并未描述实际实现方式的所有特征。当然，应了解，在开发任何此类实际实施方案时，做出众多实现方式特定的决定以实现特定实现方式目标，一个实现方式与另一实现方式的目标将不同。此外，应了解，此开发努力可能是复杂的且耗时的，尽管如此，其对于受益于本公开的本领域技术人员来说将为常规任务。为了促进更好地理解本公开，给出某些实施方案的下列示例。下列示例绝不应被解读为限制或界定本公开的范围。本公开的实施方案可应用于任何类型的地层中的水平井、垂直井、偏斜井或其它非线性井筒。实施方案可适用于注入井以及生产井，包括烃类井。可使用制造成适合用于沿着地层的部分进行测试、检索和采样的工具来实现实施方案。可用(例如)可通过管柱中的流道或使用电缆、钢丝、连续油管、井下机器人等的工具实现实施方案。如本文中使用的术语“耦接”旨在意指间接或直接连接。因此，如果第一装置耦接至第二装置，那么该连接可通过直接连接或通过经由其它装置和连接件的间接机械连接。现代石油钻井和生产操作需要有关井下参数和条件的信息。井下信息收集有几种方法，包括随钻测井(“LWD”)和随钻测量(“MWD”)。在LWD中，通常在钻井过程期间收集数据，从而避免移除钻井总成来插入电缆测井工具的任何需要。LWD因此要求钻井者进行准确的实时修改或校正以在使停工期最小化的同时优化性能。MWD是用于在钻井继续的同时，测量有关钻井总成的移动和位置的井下条件的术语。LWD更侧重于地层参数测量。虽然MWD与LWD之间可能存在不同，但是术语MWD和LWD通常可互换地使用。为了本公开的目的，使用了术语LWD，但应理解，此术语包括地层参数的收集和关于钻井总成的移动和位置的信息收集。本公开涉及具有高弯曲和扭矩容量的螺纹连接。对于本公开的剩余部分，相对于烃类回收和钻井操作中所使用的井下工具来描述螺纹连接。然而，结合有本公开的方面的螺纹连接并不限于用于烃类回收和钻井操作。而是，可以在本领域技术人员鉴于本公开所了解的各种其它应用中使用螺纹连接。图1是根据本公开的方面的示例可导向钻井系统100的图。钻井系统100可以包括定位在表面104上的钻井平台102。在所示实施方案中，表面104包括地层106的顶部，该地层包括一个或多个岩石层或层106a至106d。虽然表面104在图1中示为陆地，但一些实施方案的钻井平台102可以位于海上，在这种情况下，表面104将与钻井平台102以一定体积的水分离。钻井系统100可以包括钻机108，该钻机被安装在钻井平台102上、定位在地层106内的钻孔110上方并且具有游动滑车138，该游动滑车用于使部分定位在钻孔110内的钻井总成112上升和下降。钻井总成112可以包括钻柱114，该钻柱具有螺纹接合在一起的多个钻杆段。方钻杆136可以在钻柱114通过旋转台142下降时支撑钻柱114。钻头118经由螺纹连接直接或间接耦接到钻柱114，并且通过井下马达和/或钻柱114通过旋转台142的旋转来驱动。当钻头118旋转时，钻头使井筒110延伸。泵130可以使钻井液通过供液管134循环到方钻杆136、在井下通过钻柱114的内部、通过钻头118中的孔口、经由钻柱114周围的环形区回到表面并且进入贮留池132中。钻井液将切屑从钻孔110输送到池132中，并帮助保持完整性或钻孔16。在某些实施方案中，钻井总成112可以进一步包括井底总成(BHA)116。BHA116可通过至少一个螺纹连接耦接至钻柱114，钻头118也可能这样耦接到BHA116。BHA116可以包括诸如LWD/MWD元件122、导向总成124和遥测系统120的工具。LWD/MWD元件122可以包括井下仪器(包括传感器)，这些井下仪器可以连续地或间断地监视井下钻井参数和井下条件。遥测系统120可以通过各种信道与表面控制单元144通信，这些信道包括有线和无线通信信道以及通过钻孔110内的钻井泥浆所产生的泥浆脉冲。在某些实施方案中，LWD/MWD元件122、导向总成124和遥测系统120中的每一个可以经由螺纹连接耦接在一起。另外，LWD/MWD元件122、导向总成124和遥测系统120中的每一个中的较小元件可以经由螺纹连接耦接在一起。在某些实施方案中，导向总成124可以包括钻头柄170，该钻头柄经由螺纹连接耦接到钻头118并且为了使地层106中的钻孔110延伸而将转矩输送到钻头118。在某些实施方案中，钻头柄170也可由导向总成124使用以通过变更或维持钻头118的纵轴128来变更或维持钻井系统的钻井方向。例如，导向总成124可以在钻头柄170上施加侧向力，随后将这些侧向力输送到钻头118以变更该钻头相对于钻孔110的轴线126的纵轴。当钻头118接触地层时，钻头柄170还可接收来自钻头118的相对侧向力，这会在钻头柄170上形成弯曲载荷。因此，钻头柄170必须承受转矩和弯曲载荷两者并将这两者输送到钻头118。根据本公开的方面，可以在上述钻井系统100的元件之间的螺纹连接的至少一个中使用具有高转矩和弯曲限制的螺纹连接。图2是根据本公开的方面的说明了示例螺纹连接200的图。以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺纹连接，包括：所述螺纹连接的第一组件，所述第一组件包括第一外径；所述第一外径处的第一螺纹部分；以及邻近所述第一螺纹部分的端部；所述螺纹连接的第二组件，所述第二组件包括大于所述第一外径的第二外径；第二螺纹部分，所述第二螺纹部分被配置成螺纹接合所述第一螺纹部分，其中所述第一螺纹部分和所述第二螺纹部分中的至少一个包括可变螺距和可变锥度中的至少一个；以及内部胎肩，所述内部胎肩被定位成当所述第一螺纹部分与所述第二螺纹部分接合时接触所述第一组件的所述端部；以及连接环，所述连接环耦接到所述第二组件并且被定位成当所述第一组件被定位在所述第二组件内时与所述第一组件接合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种螺纹连接，包括：
所述螺纹连接的第一组件，所述第一组件包括
第一外径；
所述第一外径处的第一螺纹部分；以及
邻近所述第一螺纹部分的端部；
所述螺纹连接的第二组件，所述第二组件包括
大于所述第一外径的第二外径；
第二螺纹部分，所述第二螺纹部分被配置成螺纹接合所述第一螺
纹部分，其中所述第一螺纹部分和所述第二螺纹部分中的至少一个包
括可变螺距和可变锥度中的至少一个；以及
内部胎肩，所述内部胎肩被定位成当所述第一螺纹部分与所述第
二螺纹部分接合时接触所述第一组件的所述端部；以及
连接环，所述连接环耦接到所述第二组件并且被定位成当所述第
一组件被定位在所述第二组件内时与所述第一组件接合。
2.如权利要求1所述的螺纹连接，其中所述连接环包括锥形区
并且在所述第一组件与所述第二组件之间提供干涉配合。
3.如权利要求1所述的螺纹连接，其中所述第一螺纹部分和所
述第二螺纹部分包括约60度与约90度之间的螺纹夹角。
4.如权利要求1至3中任一项所述的螺纹连接，其中
所述第一组件进一步包括穿过所述第一组件的钻孔所界定的内
径；并且
当所述第一螺纹部分与所述第二螺纹部分接合时，所述螺纹连接
的所述截面模量包括所述第一组件的所述内径和所述第二外径组件。
5.如权利要求4所述的螺纹连接，其中所述可变螺距和/或可变
锥度改变对应的第一螺纹部分和/或螺纹部分的长度上的线性和非线
性中的一个。
6.如权利要求1和5中一项所述的螺纹连接，其中使用信息处
理系统计算所述可变螺距和/或可变锥度以产生所述第一螺纹部分和
所述第二螺纹部分上的均匀螺纹载荷或在公差范围内接近均匀的螺
纹载荷。
7.如权利要求6所述的螺纹连接，其中至少部分基于所述第一
组件和所述第二组件中的至少一个的模型化变形来计算所述可变螺
距和/或可变锥度。
8.如权利要求1所述的螺纹连接，其中所述第二组件包括钻头
柄并且所述第一组件包括使所述钻头柄耦接到井下导向总成的驱动
轴。
9.如权利要求1所述的螺纹连接，其中所述连接环、所述第一
螺纹部分和所述第二螺纹部分中的至少一个包括防止磨损的材料或
涂层。
10.一种用于在螺纹连接的第一组件与所述螺纹连接的第二组
件之间设计螺纹连接的方法，所述方法包括
确定所述第一组件上的第一螺纹部分的螺纹长度，所述螺纹长度
提供与所述第一组件的端部与所述第二组件的内部胎肩之间的接触
面积相等的轴向突出螺纹接触面积，
至少部分基于由耦接到所述第二组件的连接环所界定的所述第
一组件的外径和所述第二组件的内径来确定所述第一螺纹部分的外
径；以及
计算所述第一螺纹部分的可变锥度和可变螺距中的至少一个。
11.如权利要求10所述的方法，其中确定所述第一组件上的所
述第一螺纹部分的所述螺纹长度包括计算在所述第一螺纹部分上呈
均匀螺纹载荷的所述螺纹长度，所述螺纹长度提供与所述第一组件的

【专利技术属性】
技术研发人员：M·D·芬克，
申请(专利权)人：哈里伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国;US