盘管连接器制造技术

盘管连接器包括一个阳套管和一个阴套管。一个具有螺纹的旋转环配置在阳套管上。当阳套管连接在阴套管上时，旋转环的螺纹与阴套环内圆周上的螺纹接合。阳套管还包括与阴套管上的沟槽对齐的花键。当套管连接时位于阳套管和阴套管上的电接触器自身相互接合。电接触器连接到嵌入复合盘管中的电线上，以便电能或者数据信号通过连接器从复合盘管的一段传到盘管的另一段。复合管的端部通过压紧装置固定在阴阳套管上。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及用来连接盘管各段的装置，特别是，涉及用来连接复合弯管的各节段。本专利技术的另一个特征是提供具有足够强度的机械连接，以使拉力、压力和扭矩能够从管子的一段通过连接器传递到另一段。进一步，管子各段之间的连接具有密封性，以便将在管道中传送的流体和在管道与连接器外的流体分开。连接器也允许在管子一段中的流体流过连接器进入后续段的管子中。本专利技术的连接器也提供允许管子各段相互连接而不妨碍管子各段的任何转动的机构。除此之外，本专利技术也涉及允许从电线连接处进行电路连接的连接器，或者嵌入每个多导线管子副之中的其它种类的信号线相互连接的连接器。电路连接提供密封和绝缘特性，能够对线与线和线与流体进行绝缘。
技术介绍
当前石油领域工业中使用的盘管，通常包括具有相对较薄壁厚的小直径圆柱管，由金属或者复合材料制成。盘管在典型情况下具有很大的柔性，重量较传统钻杆为轻。盘管的这些特性使其能够使用在多种油井操作之中。例如，盘管通常用来将气体或者其它流体喷入井身之中、膨胀或者激发油井桥堵和隔离物、将测井仪送入井孔、在井孔中执行修补粘接和清理操作，并且将钻井工具送入或者取出井孔。盘管的柔软、轻质使其特别适用于进行斜钻孔。典型地，盘管通过井口控制装置进入油井或者天然气井。传统的盘管操纵装置包括卷轴装置、S形弯管以及管子喷射头。卷轴装置包括一个用来存放盘管的旋转卷轴；一个用于支撑卷轴的支架；一个电机；和一个旋转联轴器。在操作过程中，管子喷射头拖动存放在卷轴上的弯管，将盘管射入井身中。驱动电机转动卷轴放出盘管，S形弯管引导盘管进入喷射头。旋转联轴器在卷轴装置和油泵流体线之间提供接口。在操作中流体通常通过盘管抽出。盘管的这种配置和设备在本工艺中为人所熟知。尽管盘管操纵系统以前的工艺能够满足用金属例如钢制成的盘管，这些系统不能用于相对较长的跨度或者钻井线的长度，而使用复合材料制成的盘管是可以使用的。由于复合盘管大大轻于钢质盘管，因此在这种延伸跨度中使用复合盘管线是可能的。实际上，复合盘管能够加工成可以浮在钻井泥浆中间。使用复合盘管能够有效地浮在钻井泥浆上，向下钻进的工具，例如牵引车，只需克服摩擦力就能将复合盘管拖出井孔。复合盘管的这种特性大幅增加了复合盘管操作范围。因此，复合盘管可能很好地完成20000英尺或者更深的钻进深度，用其它方法很难达到这样的深度。再者，复合盘管对由弯曲作用造成的疲劳损伤具有很高的耐久性，损伤的方式是使用钢盘管需经常关注的一件事。在新制造的盘管进入井孔之前，至少可能出现三种弯曲作用当盘管第一次从卷轴上退绕出来时使其变直；当通过S形弯管输送时将其再度弯曲；进入喷射头时再次变直。这种弯曲作用的积累能够严重损伤钢盘管的整体性，给操作人员和设备带来威胁。因此，钢盘管通常仅仅在井孔中使用一次就不再使用。然而，复合盘管很大程度上不受这种弯曲作用的影响，因而可以保持较长的使用时间。因此，使用复合盘管的系统能够安全而有效地用在钻井和勘探比以前使用传统钻井系统可能完成的更深更长的油井。再者，已开发但是没有产出的油井有可能重新投入使用，以提高碳氢复合的回收利用。因此，复合盘管系统能够允许在过去无法完成的钻井操作实现，从而进一步扩大对化石燃料的回收利用。然而，如果不能在长度延伸了的复合盘管中有效而节省成本地使用操纵系统，这种引人注目的提高是无法实现的。在先工艺的盘管操纵系统不能很好地适应数千米盘管喷射进入井孔后卷轴的变化。因为这个过程的效率低，所以需要盘管操纵系统能够更加有效地改变盘管的连续卷轴。复合盘管具有超越均质金属的性能限制的潜力，因此能够提高管子的使用寿命和操作系数。通常复合盘管是由非金属材料制成的连续管子，具有高的整体强度和耐磨性。这种管子能够被加工成具有独特的性能，这些性能能够最好地适应冲击和碰撞产生的压力、拖拉和挤压载荷，以及由弯曲引起的大应变。这种使用性能扩大了性能参数，超过钢或者其它均质材料管的物理限制。除此之外，复合盘管中所使用的纤维和树脂结构使得管子能够抵抗腐蚀和用于对石油和天然气井进行处理的化学品。高性能的复合结构通常组成片状层中的一种结构，在各层中纤维按照特殊的方向排列。这些纤维一般通过周围的基体材料按照优选的取向固定。基体材料通常比纤维薄弱许多，其作用是向纤维传递载荷。纤维具有应用于建造复合管的巨大潜力，包括玻璃、碳和芳族聚酰胺。环氧或者热塑树脂是基体材料良好的选用材料。目前实际中盘管通常与底部钻具组合装置一起使用，连接在管线的末端。底部钻具组合装置包括多种钻进工具和设备，包括传感器、定向装置、电机、液压油缸和转向工具。如果管子要支撑底部钻具组合装置钻进，底部钻具组合将包括钻头和其它钻进工具。传感器和其它类型的监测装置可能位于钻头的上方。与盘管线一起使用不同种设备的后果是需要一些装置来从管线的一端到另一端传送电力和信号。这样来自地面控制/操作点的电力和信号才能被送到在管线另一端的底部钻具组合装置，同样底部钻具组合装置的信号能被传送到地面。因此复合盘管可以被制成具有嵌在管子壁内的导线。导线可以是电线、光缆或者其它形式的允许能量和数据传输的电缆。在盘管中的电导线能够连接在管线一端的底部钻具组合装置上；在管线的另一端，导线连接在仪表、测量仪器、控制设备、计算机、以及其它同类设备上。然而，通过复合盘管传送信号确实会带来一个问题。对于特殊的钻井操作，当两个或者更多的管段必须连接在一起以提供足够的整体长度时，必须提供一个连接器以便在盘管段的连接处传递能量和数据。这个连接器必须首先在两段电线之间提供稳定的通电接触，这样才能得到不中断的信号，甚至在钻井操作中出现摇晃或者阻塞的情况下也是如此。另外连接器必须能够保证绝缘。连接的导线必须不仅与流体或者其它井下环境的周围物质绝缘，而且连接的导线还要与复合管中的其它导线恰当地绝缘。井下环境中的材料可能会被高度腐蚀，从而破坏电力导线。现有连接复合盘管的方法的一个常见的缺陷就是不足以满足稳定性，也不能很好地对管子连接处的电力导线的连接进行绝缘。尽管已有前面描述的在先工艺，对于盘管连接器还有一个需要就是将坚固的机械连接与盘管内流体和外围环境的密封两个特性结合起来，同时提供稳定的电力接触。这些以及其它特性和优点能够在本专利技术中找到。专利技术概述通过提供一种连接器，本专利技术克服了上述在先工艺的不足，这种连接器包括接合在一起将盘管连接起来的阴阳套管。在阳套管上的旋转环包含螺纹，与阴套管上的对应螺纹连接。阳套管上的花键与阴套管上对应的凹槽对齐。阳套管和阴套管通过夹钳或者螺纹连接。分别连接在盘管的两端。本专利技术连接器的一个优点是能够提供复合盘管连续段之间的稳定连接。这样压力、拉力和力矩可以沿着复合钻进线传递。本专利技术连接器的另一个优点是提供流体密封将流经盘管内部的流体与盘管外部的物质分开。连接器还允许流体不中断地从管子的一段流到连续的另一段。复合盘管可以不具有精确的圆形横截面。实时上由于盘管柔软而允许其弯曲成非圆形的横截面。本专利技术的连接器确保盘管能够稳定地连接并进行密封，尽管管子易于变成非圆形。连接器通过提供液压密封而具有这个优点。本专利技术进一步的优点是连接器在装配时不损坏每段盘管的旋转力。本专利技术进一步的优点是为盘管各段连接处的电力导线配合对提供稳固且受到良好保护的接触。这种接触通过配合的环形接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于连接复合盘管各段的连接器，包括：阳套管，可以固定在复合盘管的第一段的一端，其形状允许流体从盘管流经所述阳套管；阴套管，可以固定在复合盘管的第二段的一端，其形状允许流体从盘管流经所述阴套管，还形成与所述阳套管的密封接合 ；旋转环，可旋转地安装在所述阳套管上，紧固在所述阳套管侧面的位置上，形成与所述阴套管的密封接合；第一螺纹，径向配置在所述旋转环上；第二螺纹，径向配置在所述阴套管上，转动所述旋转环使所述第一螺纹与所述第二螺纹接合，从而 使所述阳套管与所述阴套管密封接合；以及密封件，径向配置在所述阳套管和所述旋转环上，使所述阳套管与所述阴套管密封接合。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：宋好士，詹姆斯W埃斯特普，
申请(专利权)人：哈利伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]