一种管螺纹连接结构，它包括具有外螺纹部的插入管单元和与具有与所述外螺纹部旋拧配合的内螺纹部的承插管单元。根据本发明专利技术，该螺纹连接结构包括至少一个可以在所述单元之间传递弯曲载荷的传递区，所述传递区与所述螺纹部轴向间隔布置，在该传递区内插入单元和承插单元具有彼此相对的波状表面和光滑表面，该波状表面（５）限定了一系列与所述光滑表面以径向干涉配合方式接触的圆形环状肋部（７）。本发明专利技术可应用于烃井的开采管柱。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于承受动态弯曲载荷的管柱的管螺纹连接结构，管螺纹连接结构包括设有外螺纹部的插入管单元和设有内螺纹部的承插管单元。这种类型的螺纹连接结构用于形成烃等矿井的管柱。
技术介绍
除相对恒定的(静态的)轴向拉伸载荷外，处于波浪、风、潮汐、海流作用下的将海上平台与海床连接的管柱承受着各种变化的(动态的)弯曲载荷。所述载荷在所述管柱中通过螺纹连接结构从一个管道传递到下一个管道。如图3所示，插入单元和承插单元的最末端的螺纹除传递全部的轴向拉伸载荷之外，还承受必须被传递的最大弯矩。这导致在最末端的螺纹尤其是在最末端的外螺纹的根部出现称之为交变载荷的动态拉伸载荷，所述载荷会在该位置产生疲劳开裂，导致所述管柱的灾难性的破裂。国际专利申请WO-A-01/75345和WO-A-01/75346描述了在所述螺纹的根部降低应力的解决方案，但其所带来的改善被证明是不够的。所述动态载荷还会引起插入单元和承插单元接触部位的摩擦，由于磨蚀疲劳而导致开裂。当所述管单元中的一个在其自由端具有邻接在另一管单元上的轴向邻接表面时，所产生的邻接可以吸收部分弯矩。但是，为了形成这种邻接表面，需要选择更厚的管道或通过顶镦以增加管道的局部厚度，这导致成本的增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过适当分配弯曲载荷和可选择地适当分配拉伸载荷来克服这些缺陷。本专利技术还旨在提供空间以容纳润滑脂和由于接触表面的磨损而产生的碎屑。另一个目的是在所述螺纹部和螺纹连接结构的外侧之间提供不会由于磨蚀疲劳而构成破裂源的密封表面。最后一个目的是提供一种即使在恶化情况下也可以在其间保持密封的多个密封表面。特别地，本专利技术提供一种在前面介绍中所限定类型的螺纹连接结构，该螺纹连接结构包括至少一个轴向布置在所述螺纹部和所述管单元其中之一的自由端之间的传递区，所述传递区与所述螺纹部轴向间隔布置，以将所述连接所承受弯矩的几分之一从一个单元传递到另一个单元，其中所述几分之一形成系数且为至少20％、优选为至少30％，插入单元和承插单元在所述传递区内分别具有以径向干涉配合相互接触的传递表面，所述传递表面中的至少一个是波状表面，该波状表面限定了一系列环状圆形肋部，所述肋部与面对的传递表面进行干涉接触，所述波状轮廓的最大直径点和最小直径点位于该轮廓的相应的圆形部分上。本专利技术的可作为补充或替换的可选择特征如下·所述管单元其中之一的自由端具有不与另一管单元接触的前表面；·选择传递区的轴向长度，以将由于传递弯矩而产生的接触压力限制为材料的屈服强度的几分之一，所述几分之一为系数，且小于1，并且优选地小于0.5；·所述外传递表面和内传递表面被润滑；·所述面对的传递表面是光滑表面；·所述波状表面不与在所述肋部之间的所述光滑表面接触；·所述两传递表面都是波状表面；·一个传递表面的肋部容纳在面对的传递表面的肋部之间；·所述一个波状表面或多个波状表面具有周期性的轮廓； ·所述周期性的轮廓是不对称的；·所述轮廓形成外传递表面的一部分并且由第一凸状圆形部、第二凹状圆形部和第三凸状圆形部限定，其中，所述第一凸状圆形部包含具有最大轮廓直径的点，第二凹状圆形部包含具有最小轮廓直径的点并且与所述第一圆形部相切，第三凸状圆形部与所述第一和第二圆形部都相切并且具有基本上更大的半径。·所述第二圆形部具有比第一圆形部更大的半径；·从插入单元的自由端开始，最大轮廓直径点和随后的最小轮廓直径点之间的轴向距离小于最小轮廓直径点和随后的最大轮廓直径点之间的轴向距离；·第三轮廓定位于最小轮廓直径点和随后的最大轮廓直径点之间；·包含最大轮廓直径点和最小轮廓直径点的所述圆形部的半径至少等于0.4mm；·两个连续的最大轮廓直径点之间的轴向距离至少等于1mm，并且两个连续的最小轮廓直径点之间的轴向距离至少等于1mm；·所述径向干涉配合在各肋部上基本上是不变的；·对于公称直径为177.8mm的螺纹单元来说，所述径向干涉配合在直径方向上大约为0.4mm；·所述传递表面相互以金属/金属密封接触；·以覆层或附加环形式的密封材料被插入在传递区内的插入单元和承插单元的金属表面之间；·所述外传递表面和内传递表面或它们的包络面形成锥形表面的一部分；·所述传递表面或它们的包络面相对于所述连接结构的轴线倾斜一个包括在0.5°至5°之间的角度；·所述波状表面具有Ra≤3.2微米的粗糙度；·所述传递区轴向布置在所述螺纹部和承插单元的自由端之间；·外传递表面邻近很长的管道的规则部，所述插入管单元形成于该管道的一端；·所述波状表面和所述光滑表面分别形成插入单元和承插单元的一部分；·承插单元的外周边表面具有下降部，该下降部局部地减小其对着传递区的外径；·所述下降部具有正对所述传递区和传递区每一侧的沿轴向延伸凹面曲线轮廓，所述外径在基本正对着传递区的中点处具有最小值并且在所述点的每一侧逐步地增加；·所述曲线凹面轮廓连接到邻近承插单元自由端的倒角上；·所述最小外径是这样的承插单元在所述最小直径的平面内的弯曲惯性矩至少等于一端形成有插入管单元的很长的管道的规则部的弯曲惯性矩Izz与被传递的弯矩的系数f的乘积；·所述凹面曲线轮廓具有至少为50mm并且优选地至少100mm的曲率半径；·承插单元形成短接头(short coupling)的一部分，该短接头的每一端都设有内螺纹单元，所述内螺纹单元可接收形成很长的管道的一部分的外螺纹单元，以连接两个管道。本专利技术还提供了一种改善承受动态弯曲载荷的管螺纹连接结构的抗疲劳性的方法，所述连接结构包括具有外螺纹部的插入管单元和具有内螺纹部的承插管单元，其特征在于，该连接结构包括至少一个轴向定位于所述螺纹部和所述管单元其中之一的自由端之间并且与所述螺纹部轴向间隔布置的传递区，以将该连接结构所承受的弯矩的几分之一由一个单元传递到另一个单元，所述几分之一等于至少20％。所述插入单元和承插单元在所述传递区内分别具有相互接触并径向干涉的传递表面，所述传递表面中的至少一个包括适合于将所述接触位置与作用在所述连接结构上的应力穿越的部分径向间隔开的装置，所述装置特别是呈一系列圆形的环状肋部的形式。附图说明本专利技术的特征和优点将参照附图在下面的说明中更详细地描述。图1是本专利技术的管螺纹连接结构的轴向半剖视图；图2是图1中螺纹连接结构的插入单元的放大的局部轴向剖视图，示出了外传递表面的一部分；图3和图4是说明性的示图，分别描绘了沿现有技术的螺纹连接结构和本专利技术的螺纹连接结构的插入单元和承插单元的弯矩分布。具体实施例方式图1所示的管螺纹连接结构包括分别设有锥形螺纹部3、4的插入管单元1和承插管单元2，该螺纹部3、4相互配合以实现上述两单元的结合。单元1形成于很长的管道11的一端，而单元2形成于管接头12的一端，管接头12用于连接两个与管道11类似的管道。多个类似于管道11的管道可以通过类似于管接头12的接头连接在一起，例如形成油井的管柱，其中每个管道都在其端部具有两个与单元1类似的螺纹单元，每个管接头都在其端部具有两个与单元2类似的螺纹单元。在所示的实例中，管道11在其两插入单元之间即在其大部分长度上具有所谓的规则部，该规则部具有表示该螺纹连接结构公称直径的177.8mm(7英寸)的均匀外径ED。下文中的尺寸值参照该公称直径给出，但是是可以变化的。根据本本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于承受动态弯曲载荷的管柱的管螺纹连接结构，它包括设有外螺纹部（３）的插入管单元（１）和设有内螺纹部（４）的承插管单元（２），其特征在于：它包括至少一个轴向布置在所述螺纹部和所述管单元其中之一的自由端之间的传递区，所述传递区与所述螺纹部（３，４）轴向间隔布置，以将所述连接结构所承受弯矩的几分之一从一个单元传递到另一个单元，其中所述几分之一形成系数，且为至少２０％、优选为至少３０％，插入单元（１）和承插单元（２）在所述传递区内分别具有以径向干涉配合相互接触的传递表面（５，６），所述传递表面中的至少一个是波状表面（５），该波状表面限定了一系列环状圆形肋部（７），所述环状圆形肋部（７）与面对的传递表面（６）进行干涉接触，所述波状轮廓的最大直径和最小直径点（Ｐ↓［Ｍ］，Ｐ↓［ｍ］）位于该轮廓的相应的圆形部分（Ａ１，Ａ２）上。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：G鲁西耶，J马萨利亚，
申请(专利权)人：瓦卢莱克曼内斯曼油气法国公司，住友金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：FR[法国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。