管接头制造技术

一种管接头，其形成方式是将具有形成在管子端部外圆周表面上的外锥螺纹的外螺纹部分拧入内螺纹部分中以便以螺纹连接方式与外锥螺纹啮合，该内螺纹部分具有形成在管子或短管的端部的内部圆周表面上的内锥螺纹，该管接头具有以下形状：螺纹入扣牙侧之间的间隙Ｃ：０．５－１．０毫米螺纹的入扣牙侧角θ：１５－６０度螺纹牙顶表面和螺纹牙底表面：平行于管子的轴线外螺纹入扣牙侧角部的半径Ｒ：１．０－１．２５ｍｍ此外，优选方式是外螺纹部分的不完整螺纹部分的锥度是完整螺纹部分的标称锥度的０．９６－０．９０倍。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种与用于勘探和生产天然气和原油的油井管一起使用的管接头。本专利技术特别是涉及这种管接头，该管接头降低了螺纹因过度磨损而咬住，它在上紧时具有良好的可操作性，由此该管接头降低了有时发生的螺纹损坏的程度。在许多天然气田和油田的工地上进行接头的上紧(装配)，如图7所示。由此，具有在工厂预先上紧到其端部上的短管1的油井管2用朝上的短管1支撑，并且另一个将连接到其上的油井管2的外螺纹部分2b紧固到短管1上。在这种情况下，当将要被连接的油井管2的外螺纹部分2b插入短管1的内螺纹部分1a中，油井管2通过塑料入扣导向件(未示出)垂直地插入短管1中，例如，入扣导向件是夹具，它用于在结合时防止损坏，它预先设置在短管1的外圆周上。在管子的插入完成之后，入扣导向件移去，并且被连接的油井管2由带式扳手或由操作者的力气被转动两至三圈，达到这种状态，即被连接的油井管的外螺纹部分的螺纹与短管1的内螺纹部分1a的螺纹相啮合。然后，用动力大钳，即用进行上紧的扭矩施加装置(未示出)施加预定的扭矩。由操作者进行的手工上紧是低扭矩转动(达到19.6-576N·m的数量)，这仅仅是人力的水平。然而，当外螺纹部分和内螺纹部分的螺纹不完全彼此配合时，用达到576N·m的数量的扭矩将不发生转动，转动必须要求比此扭矩更高的扭矩。这意味着外螺纹部分和内螺纹部分的螺纹之间的啮合状态是有缺陷的。在这种情况下，操作者通过稍稍升起被连接的油井管或沿相反的方向稍稍转动该油井管以便校正未对准来进行微调。当微调完成后时，可以用至多576N·m的非常小的扭矩由啮合的螺纹进行转动，由此，被连接的油井管沿上紧方向被转动两到三圈。然而，最近，在离岸(在海上的油田)等的情形下，对上紧出现了一种需要，即在油井管利用入扣导向件插入之后，上紧不需要由操作者通过手工上紧转动油井管两到三圈。由此，如图8所示，自动动力大钳3夹紧被连接的油井管2，并且在这种状态下，连续进行相应于通常的手工上紧和动力上紧的上紧。这种类型的免于手工的动力大钳具有液力驱动装置(扭矩产生装置)并且能够容易施加33810N·m的扭矩到具有178mm数量级外径的油井管上外径。然而，由施加576N·m水平的微小扭矩难于控制这种动力大钳的运动并且难于进行操作者进行的达到576N·m的数量的仔细的手工上紧。由此，上紧操作总是用强力进行，并且当螺纹在管子插入时不完全啮合时，有些情况下会发生螺纹损坏。在现有技术中，例如，在JP H11-223284A中提出了一种管接头，由该管接头，在被连接的油井管的外螺纹部分插入短管的内螺纹部分后，该油井管能够以尽可能快的速度并且以较小的圈数被上紧。该管接的前提是保证油井管的外螺纹利用入扣导向件沿垂直方向正确插入短管的内螺纹部分。此外，在上述日本专利公开文献中，油井管外螺纹部分的螺纹的入扣释放角(stabbing relief angle)β倾斜3度。然而，在由API规定的油井管(至少16英寸)(406.4mm)螺纹的偏梯形螺纹牙型的情形，从过去，为了改进螺纹啮合，入扣释放角β等于0度。根据这种观点，理论上保证了油井管外螺纹部分的螺纹和短管的内螺纹部分的螺纹的啮合。因此，如果使入扣释放角β为冒失的角度，螺纹高度变小，并且这会导致容纳轴向力的部分减小。再者，在上述日本专利公开文献中，为了改进插入时螺纹之间的啮合，建议在容易进行上紧的位置对油井管外螺纹部分和短管的内螺纹部分的螺纹做标记。虽然操作者直到标记对准再进行上紧并非不可能，但当黑暗时，诸如夜晚，难于确定标记，因此这不能描述为必定的合适的技术。如图9(b)所示，为了进行将油井管放入地下，而不损坏导线4，研制了一种技术，即油井管以相对于垂直方向1-1.5度的角度钻入。然而，当采用这种技术时，手工上紧和其后的动力上紧必须在外围设备也倾斜的状态下进行。如果所有设备都保持相对于垂直方向倾斜1-1.5度角度的状态，进行手工上紧或动力上紧没有问题，但是，动力大钳非常可能水平安装，因此在手工上紧或动力上紧时，进行上紧的过程中可能似乎在施加弯曲，并且管接头经受严峻的上紧条件。然而，在过去，一直没有任何解决这一问题的建议。考虑上述问题做出了本专利技术，并且本专利技术的目的是提供一种管接头，该管接头能够降低螺纹因过度磨损而咬住，利用这种接头能够以满意的方式进行上紧操作，并且该管接头降低了有时发生的螺纹损坏的程度，即使当将要被连接到内螺纹部分的外螺纹部分没有可靠地插入适当的位置中时或当它被不适当地插入时，例如，如在以1-2度的倾角钻井的情形所遇到的情况。本专利技术的另一个目的是提供一种管接头，当用动力大钳连续进行相应于手工上紧和动力上紧的上紧时，即使在将连接到内螺纹部分的外螺纹部分没有可靠地插入适当的位置中的情形或当它被不适当地插入时，该管接头能够降低螺纹的损坏程度。在过去，当将连接到内螺纹部分的外螺纹部分没有可靠地插入适当的位置中时或当它被不适当地插入时，在管子插入之后由操作者进行精密结合。然而，在不进行操作者执行的手工上紧的前提下，为了降低螺纹因过度磨损而咬住并且达到满意而容易的上紧，必须改进管接头自身，以便不必由手工上紧所执行的精密结合。当外螺纹部分相对于每一部分具有锥螺纹的内螺纹部分垂直插入适当的位置中时，外螺纹部分的外锥螺纹和内螺纹部分的内锥螺纹的啮合可以大体分成附图说明图10(a)-(c)所示的几种状态。当然，在图10(c)所示的情形中，外螺纹部分2b的外锥螺纹和内螺纹部分1a的内锥螺纹彼此完全啮合，并且为了可靠手工上紧必须进一步转动它们一至两圈，但是不必进行使它们彼此啮合的转动。另一方面，在图10(a)和10(b)的情形中，为了从这些不完全啮合状态到图10(c)所示的期望的啮合状态，必须进行一圈或0.5圈的转动。正常情况下，不容易将管子插入适当的位置中，即，实现期望的图10(c)所示的期望的啮合状态。因此，不管发生了图10(a)-(c)中所示的那一种啮合状态，都期望外螺纹部分能够在非常小的手工上紧水平的转动力(达到576N·m的数量)下具有较小的阻力转动。根据各种调查结果，即牙型对管子插入时上紧容易性和螺纹损坏程度的影响，进行了本专利技术。因此，根据本专利技术，在管接头中，具有形成在管子端部外圆周表面上的外锥螺纹的外螺纹部分拧入内螺纹部分中以便以螺纹连接方式与外锥螺纹啮合，该内螺纹部分具有形成在管子或短管的端部的内部圆周表面上的内锥螺纹，使螺纹的入扣牙侧之间的间隙C为0.5-1.0毫米，使螺纹的入扣牙侧角θ为15-60度，使以螺纹连接方式啮合的外锥螺纹和内锥螺纹的牙顶表面和牙底表面平行于管子的轴线，使外螺纹入扣牙侧角部的圆形部分的曲率半径R(下面称作“外螺纹入扣牙侧角部”)为1.0-1.25mm，并且优选方式是使外螺纹部分的不完整螺纹部分的锥度是完整螺纹部分的标称锥度的0.96-0.90倍。由此，根据本专利技术，即使当外螺纹部分没有可靠地插入内螺纹中的适当位置中时或当它不适当插入其中时，无论由手工上紧进行转动之后用动力大钳进行上紧还是由用免于手工的动力大钳的转动进行上紧，都可以降低螺纹部分因过度磨损而咬住并且进行满意的上紧同时降低上紧期间有时发生的螺纹损坏的程度。根据本专利技术，不必进行对准微调和其后的通过转1-0.5圈对接合的调节。图2是表示形成在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管接头，所述管接头具有形成在管子端部外圆周表面上的外锥螺纹的外螺纹部分，及具有形成在管子或短管的端部的内部圆周表面上的内锥螺纹以便与所述外锥螺纹螺纹啮合的内螺纹部分，其特征在于，螺纹的入扣牙侧之间的间隙Ｃ为０．５－１．０毫米，螺纹的入扣牙侧角θ为１５－６０°，螺纹啮合的外锥螺纹和内锥螺纹的螺纹牙顶表面和螺纹牙底表面平行于管子的轴线，及外螺纹入扣牙侧角部的半径Ｒ为１．０－１．２５ｍｍ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：永作重夫，前田惇，炭谷胜利，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，法国瓦卢莱克曼内斯曼石油天然气公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]