螺纹管状连接制造技术

用于钻井或操作烃类井的螺纹管状连接包括：纵向轴线；金属公扣构件，其具有锥形双头楔形公扣螺纹，锥形双头楔形公扣螺纹带有燕尾楔形螺纹以及位于小直径公扣螺纹头和大直径公扣螺纹头之间的公扣密封表面；以及金属母扣构件，其具有锥形双头楔形母扣螺纹，锥形双头楔形母扣螺纹带有燕尾楔形螺纹以及位于小直径母扣螺纹头和大直径母扣螺纹头之间的母扣密封表面，其中管状连接没有限定公扣构件相对于母扣构件的最终上扣位置的任何最终上扣止动肩部，小直径楔形螺纹组和大直径楔形螺纹组的尺寸被设计成具有第一轴向间隙和第二轴向间隙。

Threaded tubular connection

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】螺纹管状连接
本专利技术涉及一种用于钻井或操作烃类井的螺纹管状连接。管状连接用于将两个管段连接在一起，以形成更大的管。这些类型的管可以是钻管、套管、衬管或经常用于钻井、完井或生产井的其他油田管。
技术介绍
典型地，在阳-阴螺纹管状连接中，连接的公部件被称为“公扣部件(pinmember)”，而母部件被称为“母扣部件(boxmember)”。术语“上扣”是指将公扣构件接合到母扣构件中并通过施加扭矩将构件螺纹拧在一起。公扣构件和母扣构件通常具有配合的密封表面，上述密封表面在完成上扣之后彼此接触以形成金属对金属的密封。金属对金属的密封将连接管段的内部与外界隔离。关于螺纹的几何形状，术语“负载侧面”表示螺纹的侧壁表面，上述侧壁表面背离相应的公扣或母扣构件的外端，在上述外端上形成螺纹并支撑置于垂直位置下时(例如悬挂在井眼中时)下管段的重量(即，拉伸载荷)。类似地，术语“入扣侧面”表示螺纹的侧壁表面，上述侧壁表面面朝相应的公扣或母扣构件的外端并且支撑使得接头朝向彼此压缩的力，所述力诸如在接头初始上扣期间的上部管状构件的重量，或诸如施加的以将下部管状构件推抵钻孔底部的力(即压缩力)。“楔形螺纹”的特征在于无论特定的螺纹形状如何，螺纹在宽度上在公扣构件和母扣构件上沿相反方向增加。螺纹在宽度上沿着连接的变化率由通常称为“楔形比”的变量定义。楔形比(虽然在技术上不是比率)是指入扣侧面导程(lead)和负载侧面导程(lead)之间的差异，这导致螺纹在宽度上沿着连接而变化。螺纹的“导程”是指连续螺纹上的螺纹组件之间的差异距离。这样，“入扣侧面导程”是沿着螺纹管状连接的轴向长度的连续螺距的入扣侧面之间的距离。专利号为6,206,436的美国专利中提供了楔形比的详细讨论，该美国专利授予给Mallis并转让给本专利技术的受让人。该美国专利以其全部内容通过引用并入本文。楔形螺纹在授予给Blose的专利号为RE30,647的美国专利、授予给Reeves的专利号为RE34,467的美国专利、授予给Ortloff的专利号为4,703,954的美国专利和授予给Mott的专利号为5,454,605的美国专利中公开，上述所有美国专利都转让给本专利技术的受让人并以它们的全部内容通过引用并入本文。尽管存在各种楔形螺纹连接，其具有最终上扣止动肩部，当完成旋转上扣时，该最终上扣止动肩部限定公扣构件相对于母扣构件的最终上扣位置，但是楔形螺纹典型地不具有这样的最终上扣止动肩部。这使得它们的上扣“不确定”，并且因此，与具有最终上扣止动肩部的管状连接相比，针对将施加的给定的扭矩范围，在上扣期间公扣构件相对于母扣构件的位置可以更多地变化。如所指出的那样，“上扣”是指将公扣构件和母扣构件螺纹拧在一起。最终的上扣是指通过将公扣构件和母扣构件螺纹拧在一起直到达到所需的扭矩量来完成上扣的情况。由于金属对金属的径向密封需要公元件和母元件的密封表面的非常精确的相对定位，因此具有金属对金属的径向密封和楔形螺纹以及没有最终上扣止动肩部的管状连接的上扣是不确定的这一事实是一个主要问题。为了正常工作，需要精确定位密封表面以产生正确的接触压力。因此，密封表面必须相对于彼此定位在特定位置处，并且在那个最终位置中的变化可能导致密封表面不产生所需的接触压力。在带有楔形螺纹的管状连接中，螺纹之间的楔入效应将控制上扣过程。因此，密封表面的轴向位置通常相对于螺纹进行测量。当具有双头(two-step)螺纹的管状连接时，必须选择一个螺纹头作为以便轴向定位密封表面的参考螺纹头。由于两个楔形螺纹头都是不确定的，因此不知道哪个螺纹头将控制上扣并因此控制密封表面的定位。如果密封表面的定位不是基于控制上扣过程的螺纹头，则不能确保密封表面在最终上扣时相对于彼此的轴向位置。这可能导致脱离密封，并且可能出现密封性问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改进的或至少可替代的螺纹管状连接。根据本专利技术的管状连接包括纵向轴线、金属公扣构件和金属母扣构件。公扣构件具有锥形的双头楔形公扣螺纹，双头楔形公扣螺纹包括小直径公扣螺纹头、大直径公扣螺纹头以及位于小直径公扣螺纹头和大直径公扣螺纹头之间的公扣密封表面。小直径公扣螺纹头和大直径公扣螺纹头各自包括外部燕尾楔形螺纹。金属母扣构件具有锥形的双头楔形母扣螺纹，双头楔形母扣螺纹包括小直径母扣螺纹头、大直径母扣螺纹头以及位于小直径母扣螺纹头和大直径母扣螺纹头之间的母扣密封表面。小直径母扣螺纹头和大直径母扣螺纹头各自包括内部燕尾楔形螺纹。双头楔形公扣螺纹和双头楔形母扣螺纹的楔形螺纹具有入扣侧面和负载侧面。小直径公扣螺纹头和小直径母扣螺纹头构造成在管状连接的旋转上扣期间协作并形成小直径楔形螺纹组。大直径公扣螺纹头和大直径母扣螺纹头构造成在管状连接的旋转上扣期间协作并形成大直径楔形螺纹组。公扣密封表面和母扣密封表面构造成形成金属对金属的径向密封。管状连接没有限定公扣构件相对于母扣构件的最终上扣位置的任何最终的上扣止动肩部。小直径楔形螺纹组和大直径楔形螺纹组中的一个楔形螺纹组的尺寸被设计成在管状连接的旋转上扣的主要部分期间在其楔形螺纹之间具有第一轴向间隙，以及小直径楔形螺纹组和大直径楔形螺纹组的中的另一个楔形螺纹组的尺寸被设计成在管状连接的旋转上扣的所述主要部分期间在其楔形螺纹之间具有第二轴向间隙。第一轴向间隙大于第二轴向间隙。管状连接的旋转上扣的主要部分涉及在上扣期间向管状连接施加扭矩，该扭矩在最佳上扣扭矩的20-80％之间。管状连接的旋转上扣以及因此公扣密封表面和母扣密封表面相对于彼此的定位由首先被激励的楔形螺纹组控制。由于第一轴向间隙大于第二轴向间隙，因此确保具有第二轴向间隙的楔形螺纹组首先被激励并因此控制上扣。因此，通过选择具有第二轴向间隙的楔形螺纹作为参考螺纹组，确保参考螺纹组是控制上扣的参考螺纹组。当上扣是具有双头楔形螺纹并且没有最终上扣止动肩部的管状连接且上扣完成时，这允许实现公扣密封表面和母扣密封表面相对于彼此的更精确定位。在现场出售的带有螺纹管状连接的管段的规格总是表明完成连接的旋转上扣的最佳上扣扭矩。最佳上扣扭矩处于最大上扣扭矩和最小上扣扭矩之间。具有第二轴向间隙的楔形螺纹组实际上被充分地激励，以在最佳上扣扭矩的约20％的扭矩下控制上扣。当达到80％的扭矩时，公扣构件和母扣构件实际上位于它们相对于彼此的最终位置处。这意味着当上扣期间施加大于最佳上扣扭矩的80％(并且达到最佳上扣扭矩)的扭矩时在公扣和母扣构件之间将不存在任何(显著的)位移。作为其结果，当上扣期间施加最佳上扣扭矩的80％的扭矩时，公扣密封表面和母扣密封表面实际上达到它们相对于彼此的最终位置。当上扣期间施加了在最佳上扣扭矩的20-80％之间的扭矩时由于第二轴向间隙小于第一轴向间隙的事实，确保了具有第二轴向间隙的楔形螺纹组从充分激励的时刻开始就控制上扣，直到达到公扣密封表面和母扣密封表面相对于彼此的最终位置。在管状连接的一个实施例中，第一轴向间隙和第二轴向间隙在最佳上扣扭矩时为0毫米。这意味着在每个小直径楔形螺纹组和大直径楔形螺纹组中，负载侧面在最佳的上扣扭矩下与彼此接触，并且入扣侧面在最佳的上扣扭矩下与彼此接触。在管状连接的一个实施例中，公扣构件包括另一个公扣密封表面，母扣构件包括另一个母扣密封表面，另一个公本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于钻井或操作烃类井的螺纹管状连接，其包括：‑纵向轴线；‑金属公扣构件，其具有锥形双头楔形公扣螺纹，锥形双头楔形公扣螺纹包括小直径公扣螺纹头、大直径公扣螺纹头以及位于小直径公扣螺纹头和大直径公扣螺纹头之间的公扣密封表面，其中小直径公扣螺纹头和大直径公扣螺纹头各自包括外部燕尾楔形螺纹；以及‑金属母扣构件，其具有锥形双头楔形母扣螺纹，锥形双头楔形母扣螺纹包括小直径母扣螺纹头、大直径母扣螺纹头以及位于小直径母扣螺纹头和大直径母扣螺纹头之间的母扣密封表面，其中小直径母扣螺纹头和大直径母扣螺纹头各自包括内部燕尾楔形螺纹；其中‑双头楔形公扣螺纹和双头楔形母扣螺纹的楔形螺纹具有入扣侧面和负载侧面；‑小直径公扣螺纹头和小直径母扣螺纹头构造成在管状连接的旋转上扣期间配合并形成小直径楔形螺纹组；‑大直径公扣螺纹头和大直径母扣螺纹头构造成在管状连接的旋转上扣期间配合并形成大直径楔形螺纹组；‑公扣密封表面和母扣密封表面构造成形成金属对金属的径向密封；‑管状连接没有限定公扣构件相对于母扣构件的最终上扣位置的任何最终上扣止动肩部；‑小直径楔形螺纹组和大直径楔形螺纹组中的一个楔形螺纹组的尺寸被设计成在管状连接的旋转上扣的主要部分期间在其楔形螺纹之间具有第一轴向间隙，以及小直径楔形螺纹组和大直径楔形螺纹组中的另一个楔形螺纹组的尺寸被设计成在管状连接的旋转上扣的所述主要部分期间在其楔形螺纹之间具有第二轴向间隙，该第一轴向间隙大于第二轴向间隙；以及‑所述管状连接的旋转上扣的主要部分涉及在上扣期间向所述管状连接施加扭矩，所述扭矩在最佳上扣扭矩的20‑80％之间。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.03 NL 20182981.用于钻井或操作烃类井的螺纹管状连接，其包括：-纵向轴线；-金属公扣构件，其具有锥形双头楔形公扣螺纹，锥形双头楔形公扣螺纹包括小直径公扣螺纹头、大直径公扣螺纹头以及位于小直径公扣螺纹头和大直径公扣螺纹头之间的公扣密封表面，其中小直径公扣螺纹头和大直径公扣螺纹头各自包括外部燕尾楔形螺纹；以及-金属母扣构件，其具有锥形双头楔形母扣螺纹，锥形双头楔形母扣螺纹包括小直径母扣螺纹头、大直径母扣螺纹头以及位于小直径母扣螺纹头和大直径母扣螺纹头之间的母扣密封表面，其中小直径母扣螺纹头和大直径母扣螺纹头各自包括内部燕尾楔形螺纹；其中-双头楔形公扣螺纹和双头楔形母扣螺纹的楔形螺纹具有入扣侧面和负载侧面；-小直径公扣螺纹头和小直径母扣螺纹头构造成在管状连接的旋转上扣期间配合并形成小直径楔形螺纹组；-大直径公扣螺纹头和大直径母扣螺纹头构造成在管状连接的旋转上扣期间配合并形成大直径楔形螺纹组；-公扣密封表面和母扣密封表面构造成形成金属对金属的径向密封；-管状连接没有限定公扣构件相对于母扣构件的最终上扣位置的任何最终上扣止动肩部；-小直径楔形螺纹组和大直径楔形螺纹组中的一个楔形螺纹组的尺寸被设计成在管状连接的旋转上扣的主要部分期间在其楔形螺纹之间具有第一轴向间隙，以及小直径楔形螺纹组和大直径楔形螺纹组中的另一个楔形螺纹组的尺寸被设计成在管状连接的旋转上扣的所述主要部分期间在其楔形螺纹之间具有第二轴向间隙，该第一轴向间隙大于第二轴向间隙；以及-所述管状连接的旋转上扣的主要部分涉及在上扣期间向所述管状连接施加扭矩，所述扭矩在最佳上扣扭矩的20-80％之间。2.根据权利要求1所述的螺纹管状连接，其特征在于，具有第二轴向间隙的楔形螺纹组控制公扣密封表面和母扣密封表面在旋转上扣的主要部分期间相对于彼此的定位。3.根据权利要求1或2所述的螺纹管状连接，其特征在于，第一轴向间隙和第二轴向间隙在最佳上扣扭矩下为0毫米。4.根据前述权利要求中任一项所述的螺纹管状连接，其特征在于，所述公扣构件包括另一个公扣密封表面，所述母扣构件包括另一个母扣密封表面，所述另一个公扣密封表面和所述另一个母扣密封表面构造成与彼此配合以便形成另一个金属对金属的径向密封，并且具有第一轴向间隙的楔形螺纹组位于金属对金属的径向密封和另一个金属对金属的径向密封之间。5.根据权利要求1-3中任一项所述的螺纹管状连接，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·穆蒂斯·鲁达，J·布里恩，A·泰特，
申请(专利权)人：海德瑞公司，
类型：发明
国别省市：美国,US