具有通过增材制造实现的密封支承部的螺纹接头制造技术

本发明专利技术涉及螺纹管接头(1)，用于油气井的钻井、开采或者油和气的运输，螺纹管接头具有插入式螺纹管件(2)和包容式螺纹管件(3)，包容式螺纹管件具有包容式内螺纹部分(5)和包容式非螺纹部分(6)，插入式螺纹管件具有插入式外螺纹部分(7)和插入式非螺纹部分(8)，其特征在于，插入式管件(2)或包容式管件(3)中至少一个具有主体(4)和通过增材制造增加的增加部分(9)，增加部分具有至少一个第一密封面。增加部分具有至少一个第一密封面。增加部分具有至少一个第一密封面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有通过增材制造实现的密封支承部的螺纹接头


[0001]本专利技术涉及钢制的螺纹管组件，特别是具有通过增材制造实现的密封支承部的螺纹管接头，用于油气井的钻井、开采或者油气的运输。

技术介绍

[0002]这里，所谓“组件”，是指用于井的钻井或开采的任何零配件且至少具有一个连接件或连接器或者螺纹端部，并用于与另一个组件进行螺纹装配，以与所述另一个组件一起构成一个螺纹管接头。例如，组件可以是长度较长的管件(尤其是长度约为十米)，例如长度为数十厘米的管或套管，或者这些管件的配件(悬挂装置或“支架”、截面改变件或“跨越接头”、安全阀、钻杆连接件或“接头工具”、“子部件”等等)。
[0003]管接头配有螺纹端部。这些螺纹端部互补，可使插入式管件(“销”)和包容式管件(“箱”)两个管件彼此连接。因此有插入式螺纹端部和包容式螺纹端部。称为优质或半优质的所述螺纹端部一般具有至少一个止动面。第一止动面可由两个螺纹端部的基本上径向定向的两个表面形成，其配置成在螺纹端部彼此进行螺纹连接或进行压紧时彼此接触。止动面一般相对于连接件的主轴线具有负角。也是公知地，接头上的中间止动面具有至少两级螺纹面。
[0004]一般来说，由于技术和机加工的原因，同一组件的不同部分，涉及管件或者螺纹端部，被设计成采用同一种材料(合金或者非合金)。
[0005]优质连接件具有称为密封支承部的密封面，密封面至少一个在销上，至少一个相应的在箱上，用于在销和箱连接件彼此装配时进行干涉接触，形成液体和/或气体密封性。密封支承部必须保持密封性，在连接件装配时，以及当具有装配在油井管柱中的这些连接件的管使用时，防止液体和/或气体通过，即当连接件经受内部压力或外部压力、压紧作用或拉伸作用、环境温度或高温时，密封作用必须在尽可能大的范围得到保持，该范围相应于连接件的工作范围。
[0006]因此，相应的插入式和包容式的密封支承部进行由接触压力形成的径向干涉，螺纹构件的自由端的相对侧的螺纹上的螺纹型面即“支承面”在接触压力下进行接触，从而轴向压紧唇部。
[0007]干涉密封支承部如果几何形状不适合，则可能在螺纹连接过程中出现卡住问题。因此，如果接触压力尤其是集中在密封支承部的有效宽度上的接触压力不够，那么，可能存在泄漏的危险。
[0008]为避免泄漏危险，集中在接触长度上的接触压力必须大于以牛顿/毫米表示的某值；该集中的接触压力随着在螺纹连接和使用中施以外力结束时构件的相对定位给出的几何形状而变化。
[0009]干涉是密封压力区域中插入式接合部(Dm)和包容式接合部(Df)之间直径差别的结果。差值Dm
‑
Df为正，插入式直径大于包容式直径。因此，在接合面11(见图1和2)形成接触压力。
[0010]所谓截头圆锥形，是指截锥体形，即一个实心锥体或者一个棱锥体以一个与底面平行的平面且呈圆环面形状地截去顶部的基部部分。
[0011]一般来说，密封支承部设计成在其构成材料的弹性范围进行工作，以便在各种连续外力作用下保持密封质量。
[0012]但是，为确保良好的密封性，密封支承部必须装配成形成很大的接触压力。尤其是在装配过程中，在力求高性能时，有时会达到太大的接触压力，具有塑化作用的危险，或者具有卡住的危险。所谓卡住，指的是材料被撕裂的情况：在卡住情况下，密封作用大受影响。
[0013]一般来说，在现有技术中，为了减小接触压力最大值，就要增大接触半径，但是这样，接触质量下降很多，变得不稳定。因此要减少相互影响，从而根据对称轴线的距离(图4)，因而根据密封性能，减小接触压力曲线下的面积。
[0014]因此，需要改进密封支承部，以便在两个连接件装配期间，减少卡住危险，分配接触压力，或者耐受暂时的高接触压力。实际上，材料硬度的降低意味着接触压力的分布，这可避免在螺纹连接时达到材料的弹性极限，因此也避免材料塑性变形。
[0015]因此，连接件的密封面是许多设计方案的结果。一般来说，这些方案的实施方式基于以下方略：高材料厚度，以便能耐受压力，但是，高厚度会因为太高的接触压力而发生卡住的危险。
[0016]公知地，在现有技术中，US3870351的解决方案是扩大接触面积，其具有环形密封面的几何形状。该解决方案可在两个连接件装配时，改善密封面之间接触作用力分布的再现性。但是，在上述方案中，这种几何形状具有局限性。
[0017]在现有技术中，US2005248153提出的解决方案涉及密封支承部，其布置在长唇部上，在装配期间使密封支承部具有移动灵活性。由该文献可见，整管均匀使用同一种材料，例如符合标准API的类P110。
[0018]在现有技术中，US 2010/0301603 Al提出的解决方案涉及优质螺纹管接头领域的专利技术，其用于连接钢管，例如钻井管，例如内管或外管。其尤其说明，大压力流体(液体或气体)的密封性是因为密封支承部的相互径向压紧。径向压紧强度取决于插入式和包容式螺纹构件的相对轴向定位，因此限定成由螺纹连接止动件使这些构件止动。该文献旨在改进螺纹管接头的密封性，尤其是处于其随时可用结构的螺纹管接头的密封性。

技术实现思路

[0019]本专利技术旨在解决现有技术的所述问题，通过增材制造实施一个增加的部分。
[0020]本专利技术涉及螺纹管接头，用于油气井的钻井、开采或者油和气的运输，螺纹管接头具有插入式螺纹管件和包容式螺纹管件，包容式螺纹管件具有包容式内螺纹部分和包容式非螺纹部分，插入式螺纹管件具有插入式外螺纹部分和插入式非螺纹部分，其特征在于，插入式管件或包容式管件中至少一个具有主体和通过增材制造增加的增加部分，增加部分具有至少一个第一密封面。
[0021]根据一种实施方式，螺纹管接头的特征在于，增加部分通过焊补、电子束熔融、金属粉床上的激光熔融或者“选择性激光熔融”、选择性激光热熔、直接金属喷镀或者“直接能量喷镀”、粘结料的喷射沉积或者激光喷射沉积、电弧增材制造的沉积，由增材制造实现。
[0022]根据一种实施方式，螺纹管接头在插入式管件或者包容式管件中的另一个上具有
与第一密封面相应的第二密封面，其特征在于，第一密封面或第二密封面中的一个或另一个是截头圆锥形，而第一密封面或第二密封面中的另一个是环形密封面。
[0023]根据一种实施方式，螺纹管接头的特征在于，在至少0.6毫米的深度上，增加部分的硬度小于主体的硬度。
[0024]根据一种实施方式，螺纹管接头的特征在于，增加部分的长度L大于或等于最小长度Lmin，使得：
[0025][0026]其中：
[0027]e是支承环形密封面的唇部的厚度值；
[0028]intf是干涉值；
[0029]R是环形密封面的曲率半径值；
[0030]v是环形密封面材料的泊松系数值；
[0031]Ds是密封直径值。
[0032]根据一种实施方式，螺纹管接头的特征在于，增加部分的长度L小于或等于最大长度Lmax，使得：
[0033]Lmax＝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.螺纹管接头(1)，用于油气井的钻井、开采或者油和气的运输，螺纹管接头具有插入式螺纹管件(2)和包容式螺纹管件(3)，包容式螺纹管件(3)具有包容式内螺纹部分(5)和包容式非螺纹部分(6)，插入式螺纹管件具有插入式外螺纹部分(7)和插入式非螺纹部分(8)，其特征在于，插入式管件(2)或包容式管件(3)中至少一个具有主体(4)和通过增材制造增加的增加部分(9)，增加部分具有至少一个第一密封面。2.根据权利要求1所述的螺纹管接头(1)，其特征在于，增加部分(9)通过焊补、电子束熔融、金属粉床上的激光熔融或者“选择性激光熔融”、选择性激光热熔、直接金属喷镀或者“直接能量喷镀”、粘结料的喷射沉积或者激光喷射沉积、电弧增材制造的沉积，由增材制造实现。3.根据前述权利要求中任一项所述的螺纹管接头(1)，其在插入式管件(2)或者包容式管件(3)中的另一个上具有与第一密封面相应的第二密封面，其特征在于，第一密封面或第二密封面中的一个或另一个是截头圆锥形，而第一密封面或第二密封面中的另一个是环形密封面。4.根据前述权利要求中任一项所述的螺纹管接头(1)，其特征在于，增加部分的硬度在至少0.6毫米的深度上小于主体(4)的硬度。5.根据权利要求3和权利要求1、2和4中任一项所述的螺纹管接头(1)，其特征在于，增加部分(9)的长度L大于或等于最小长度Lmin，使得：其中：e是支撑环形密封面的唇部的厚度值；intf是干涉值；R是环形密封面的曲率半径值；v是环形密封面的材料的泊松系数值；Ds是密封直径值。6.根据权利要求5所述的螺纹管接头(1)，其特征在于，增加部分(9)的长度L小于或等于最大长度Lmax，使得：Lmax＝1，5
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【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：瓦卢瑞克石油天然气法国有限公司，
类型：发明
国别省市：