具有增强弹性密封环的螺纹接头制造技术

一种螺纹接头（１）包括在轴向平面上具有锥形横截面的第一密封环（３０），该环具有嵌入其中的Ｌ形金属加强环（３４），和定位在第一密封环（３０）更内部并位于螺纹部分（５）的端部与套管的前端（１５）之间的壳体（１８）中的第二密封环（６）。第二密封环（６）具有第一底部、与第一底部轴向相对的第二底部以及在外表面上或内表面上的突出的环形肋。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及螺纹接头，尤其用于连接预定长度的管以形成在特别用于OCTG(石 油工业用管材)领域的碳氢化合物行业中采用的管柱以及离岸应用中的管道。
技术介绍
近年来，勘探石油或者更多的是勘探碳氢化合物对硬件和装置提出更多要求， 因为油田和气田或储集层位于地面以下更深或海床以下难以到达的位置。勘探开采碳氢 化合物田要求硬件更耐环境挑战(例如更高载荷和腐蚀)，这一点在过去不太重要。现代接头大体上被设计成具有通过通常定位在接头的螺纹部分的任一端或两端 的两个表面之间的接触形成的金属间密封件。两个接触表面在适当应力级下的弹性模量 的弹性范围内相互干涉。然而，在特殊情形下，需要弹性密封件代替或组合金属密封件 以防止外部流体渗入螺纹空隙中。因此需要设计一种接头密封件，其抵制外部流体的渗透，或至少不允许已经渗 透的流体与周围流体发生连续交换，以降低接头的腐蚀率。为了解决上述问题已经提出多种方案，方案之一包括在螺纹部分附近的接头末 端插入由聚合材料制成的密封环，例如O形环。广泛采用的做法是采用预先安装在套管(box)上的O形环，但这一方案存在明显 的缺陷密封环在环的安装过程中和/或在组装过程中会被损坏。因为这种密封件通常预先安装在套管上，因此在组装套管时密封件与套管一起 在销(pin)的螺纹上被拖动。由于在销、套管和用于密封件的密封尺寸之间需要直径干涉 以准确发挥作用，连接件的几何参数例如螺纹牙形、节距、锥角、入扣角等也是如此， 因此密封件不可避免地被迫在销的螺纹上蠕动，从而对密封件的下表面产生破坏或使密 封件产生永久变形，这样在操作过程中危及密封效率。还已经提出具有更复杂形状的密封环，例如具有“H”或“U”形横截面以提 高效率并防止海水渗入接头间隙内的环。然而，这种密封环在初始组装操作过程中和在 使用寿命期内遭受所述应力和不利的环境条件，它们的效率在一定时间后降低。尽管预 先安装在销上对密封环产生更小的损害，但一些领域应用要求更简单形状的密封环必须 预先安装在套管上。US6550822公开了一种包括隔水密封件的螺纹接头，该密封件是定位在接头每 端附近的槽内的压力自紧弹性密封件，从而在接头每端的无螺纹区域与管状部分每端附 近的无螺纹圆柱形区域之间形成径向密封。环部的形状不便于其在组装过程中在螺纹上拖动。出于该形状的原因，尖角碰 撞螺纹顶部并容易卡在螺纹中。如果接头打开，则甚至更有可能损坏密封环。在失效的情况下，销不具有螺纹的部分无法免受可能的外部腐蚀流体的渗入， 因为被用于润滑接头的丝扣油很容易被渗入的外部流体冲走。接头采用市场上有售的标准密封环。因此，在不同连接下必须采用相同的环设计，从而不容易为每个销锥角、入扣角、螺纹高度和节距等定制环尺寸。位于唇缘之间的腔使壳体变得易碎，很容易在接头打开过程中断裂，从而当壳 体的下部在销螺纹上拖动时，产生所述高变形使其折断。一直存在许多尝试，设计封装在套管前端(nose)附近的增强的密封环构造，但 这些设计不足以承受对当前接头设定的更高要求。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是提供一种克服上述缺陷的螺纹接头。本专利技术的主要目的是提供一种具有两个创新密封环的接头，从而确保简单、可 靠的初始组装以及操作过程中的高密封效率，尤其是抵制外部腐蚀流体的渗入。根据本专利技术通过权利要求1所述的螺纹接头实现上述目的，该螺纹接头包括定 义为销的阳螺纹管、定义为套管的阴螺纹管，销被构造成组装在套管中，销和套管限定 共用的纵向轴线，第一密封环和第二密封环介于销与套管之间，并位于套管在螺纹部分 的端部与套管的前端之间的一部分表面上，通过一侧上的相应径向外表面与套管的内表 面形成紧密密封接触，并通过相应径向内表面与销的外表面形成紧密密封接触，套管的 内表面具有在套管的前端附近用于封装第一密封环的第一凹部，以及在其厚度内形成的 用于封装定位在第一凹部与套管的螺纹部分之间的第二密封环的第二凹部。根据本专利技术的接头具有两种设计新颖的密封环，在尤其不利的操作条件下能够 确保最佳密封性第二或内部密封环保护接头的螺纹部分；第一和外部密封环又保护第 二密封环，从而进一步增强对接头的保护。同时由于密封环与套管和销的接触表面的形状，可以确保密封环的再利用。在任何情况下，根据本专利技术的方案在不利用任何备用O形环的情况下更可靠。 与具有现有技术的密封件的接头相反，与具有圆形或类似横截面的O形环一样，根据本 专利技术的接头不会在打开过程中引发对密封环的损坏。这一点的好处在于对于连续的组装 操作可以采用相同的密封环。本专利技术的另一优点在于提供一种在实地操作状态下更可靠的螺纹接头，其中可 靠性是至关重要的并且就时间和任务来说操作成本的降低是合乎要求的。布置在接头最外部的第一密封环具有一种横截面形状，其尤其适用于像楔子一 样被外部流体压力深压入套管的外部唇缘与销的相应外表面之间的空间内，由此增强环 的密封能力并因而也增强接头的密封能力。有利地，使用于套管平截头圆锥形部分的内表面上的第一密封环的壳体与向套 管内部成锥形的第一环形成接触的方案进一步增强了第一密封环与金属表面的接触，从 而提高了密封能力。还可以确保从限制压力开始，密封环完全装入套管的唇缘与相对销 外壁之间的环形空间内。通过将加强环嵌入第一密封环的主体内来提供另一优势，加强环优选由金属制 成并具有L形横截面。这样确保了第一密封环在外部流体压力的作用下发生有限且得到 控制的变形。第一密封环的横截面还可以具有U形形状，这样使密封环能够被楔入平截头圆 锥形壳体中，以保持最佳密封能力。在另一实施方式中，第一密封环具有与其边缘相对应的环形肋，销区域在组装 之前封装所述第一密封环的外表面具有相应的环形凹部或阶梯以稳定地封装肋。布置在接头内部用于第二密封环的壳体被构造成与第二密封环的形状最佳匹 配，反之亦然，由此第二密封环在组装时和组装后与其壳体协同作用。为第二密封环设 置多种横截面形状，可以根据作用在接头上的外部流体压力进行选择。有利地，在第二密封环的第一实施方式中，无需提高成本就可以实现密封能力 的增强，因为用于根据本专利技术的接头上的第二密封环的壳体易于制造并且不会比目前采 用的封装圆形横截面的标准O形环的凹槽构造更复杂或制造成本更高。在第二密封环的第二实施方式中，V形剖面的口确保当外部流体压力施加在包 含在第一和第二密封环之间的环形空间中的端部上时，环与销和套管的表面形成更有效 的接触。在内表面和外表面中的一个或两个上的外部突出的环形肋确保在它们所附着的 销和套管的表面上具有更有效的特定压力。密封环内表面确保在形成于销外表面上的密 封环壳体上进行良好定位和接触。有利地，在主体定位在接头更内部的部分设置加强金 属环确保第二密封环紧密固定在销上，从而形成环箍张力。在第二密封环的第三实施方式中，加强环紧密装入V形截面口中并且密封环其 自身还具有与底部边缘相对应的环形肋，该肋在组装过程中适于接合在肩部下面的套管 的内表面与销的外表面之间以进一步增强密封。在本专利技术的接头中，所有实施方式中的第一密封环都有利地预先安装在销上， 由此避免了在组装过程中对该密封环产生破坏。对于第二密封环，在其第二和第三实施方式中，其也在组装之前被预先安装在 销上。此外，在这些情形下，第二密封环提供额外重叠或冗余的密封功能，从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺纹接头，包括定义为销的阳螺纹管（２）、定义为套管的阴螺纹管（３），销被构造成组装在套管中，销和套管限定共用的纵向轴线（Ａ），　　第一密封环（３０，４０，６０）和第二密封环（６，２１，７０）介于销与套管之间，并位于套管（３）在螺纹部分（５）的端部与套管（３）的前端（１５）之间的一部分表面上，通过一侧上的相应径向外表面与套管（３）的内表面形成紧密密封接触，并通过相应径向内表面与销（２）的外表面形成紧密密封接触，　　套管的内表面具有在套管的前端附近用于封装第一密封环的第一凹部，以及在其厚度内形成的用于封装定位在第一凹部与套管的螺纹部分之间的第二密封环的第二凹部。

【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：内斯特J桑蒂，加斯顿马扎费罗，阿尔弗雷多弗朗西斯科基罗加，
申请(专利权)人：特纳瑞斯连接有限责任公司，
类型：发明
国别省市：VC[圣文森特和格林纳丁斯]