管状连接装置和相关的螺纹牙型制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种通过母构件和公构件形成的管状连接装置，所述母构件和所述公构件中的每一个均具有锥形定螺距的螺纹。由公构件和母构件中的至少一个构件的螺纹限定的轮廓导致螺距线（44），所述螺距线为阶梯状螺距线。该阶梯状螺距线构造成可以在完全拧紧连接装置时在公构件的对扣牙侧与母构件的对扣牙侧之间产生实质性接触的宽径向带。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】管状连接装置和相关的螺纹牙型
本申请针对管状连接装置，更加特别地，涉及一种具有一螺纹牙型的管状连接装置，所述螺纹牙型被构造成增加对轴向压缩载荷的阻力。
技术介绍
油气上游生产工业钻出日益深和复杂的井，以便发现并且生产出未经处理的碳氢化合物。常规地，工业使用钢管(石油工业用管材)，以便保护井孔(套管)和控制井孔(生产管)中的产出流体。套管和生产管以相对短的段制成并且运输，而且一次一段地安装在井孔中。一种更有效地钻出井孔的方法是使得井孔直径恒定。实现这个目标的最直接的方式是最小化管连接装置的直径。为了这些目的，已经使用了两种类型的优质油田连接装置，即，整体平式接头连接装置和细直径高性能连接装置。平式接头连接装置的外径与管本体的外径基本相等。换言之，连接装置包含在管道本体的壁厚内。期望提供具有提高的压缩等级的细直径连接装置和平式连接装置以及其它连接装置。为了更好地理解平式和小直径连接装置中的压缩强度，应当确立某些术语。螺纹包括配合到凹陷的螺纹槽中的凸起部分、脊或者齿。螺纹牙型由牙根、牙顶、对扣牙侧和承载牙侧所限定，所述牙根、牙顶、对扣牙侧和承载牙侧中的每一个实际上是螺旋延伸的表面。如由图1所举例的，螺纹牙型的轮廓(即，二维)由一横截平面所限定，所述横截平面从管状构件或者螺纹的中心轴线径向向外延伸并且包括重复“顺次”的脊分段10a、10b、10c和槽分段12a、12b、12c，所述每个脊分段皆由对扣牙侧14、牙顶16和承载牙侧18所限定，并且所述每条槽分段皆由承载牙侧18、牙根20和对扣牙侧14所限定。轮廓的每个槽分段均由三维螺纹的螺旋槽的相应轴向分段形成并且轮廓中的每个脊分段均由三维螺纹的螺旋脊的相应轴向分段形成。“螺距线”是螺纹牙型轮廓上的假想线22，所述螺距线与对扣牙侧和承载牙侧相交，使得螺纹脊的轴向宽度Wk等于螺纹槽的轴向宽度WT。承载牙侧和对扣牙侧通常是倾斜的，以便在齿和槽之间产生余隙，因此包括螺纹的两个构件可最初配合在一起并且在没有发生损坏的情况下组装在一起。如图1所示，对扣牙侧角as和承载牙侧角呈正角度。夹角￡^是这两个角的代数和。方螺纹基本没有牙侧角并且因此是理想的，这是因为它们提供了良好的张紧和压缩负荷传递。如在美国专利N0.6，322，110中所描述的，方螺纹或者近似方螺纹可以在对扣牙侧上包括至少一个释压表面，所述释压表面从牙顶延伸至对扣牙侧表面上的某一点，即具有更大对扣牙侧角的表面，以便在拧紧连接装置期间为承载牙侧产生额外的余隙。一个或多个较大的角缓解了与大螺纹牙侧余隙有关的问题中的一些问题。承载牙侧之间的余隙在连接装置的端部处于接触状态中并且施加进一步转矩时被“传递”到对扣牙侧。进一步拧紧连接装置可以允许对扣牙侧恢复到接触状态，但是典型地仅仅产生接触或者实质性接触的螺旋点或线，所述螺旋点或线在最后拧紧时仅仅能够吸收如此大的应力。如在美国专利N0.6，322，110的优选实施例中所描述的那样，在对扣牙侧上使用多个角度(即，释压表面)。在“对扣”位置中，即，当一个连接装置的阳(或公)螺纹最初放置到匹配的连接装置的阴(或者母)螺纹中，这些表面使得公螺纹的对扣牙侧能够搁置在母螺纹的对扣牙侧上，而承载牙侧的余隙足以允许在公螺纹旋转以便“拧紧”(即，朝向连接装置的最终完全啮合位置旋转)时进行螺纹啮合。而且，一个或多个释压表面致使螺纹啮合，使得在拧紧期间承载牙侧之间的余隙减小，这是因为某些表面用作凸轮或者倾斜平面以减小螺纹某些部分中的余隙。然而，连接装置的啮合(即，连接装置的除了螺纹之外的部分(诸如金属密封)之间的相互作用)实际上阻止带螺纹的连接装置向前行进并且将使得连接装置的带螺纹部分内的接触从对扣牙侧移动到承载牙侧。该相同的运动使得现有余隙从承载牙侧移动到对扣牙侧。当所施加的使公构件旋转的转矩一起驱动螺纹从而迫使公承载牙侧相对于母承载牙侧运动时实现这种拧紧。对扣牙侧的形状使得当螺纹抵达最终位置(即完全拧紧)时，公螺纹和母螺纹在螺距线处形成二维点接触部。在美国专利N0.6，332，110中，螺纹牙型的螺距线是直线，所述直线在围绕管状构件或者螺纹的中心轴线旋转时产生节锥。螺距线沿着对扣牙侧和承载牙侧中的每一个在牙根与牙顶之间的等距位置处，这是管状连接装置的标准。受制造工艺内的公差限度控制，在完全拧紧条件下在对扣牙侧上的螺距线的实际相交可具有小余隙、表面接触或者略微的过盈配合。如，110专利中所述的，所施加的转矩可足以产生泊松效应，使得伸长一个构件而压缩另一个构件，从而导致围绕螺距线产生窄的接触带。然而，'110专利没有讨论实现接触带的任何可靠技术或者实现宽区域的接触带的任何技术。
技术实现思路
在一个方面中，管状连接装置包括母构件和公构件。公构件具有锥形定螺距的螺纹，所述螺纹具有牙根、牙顶、对扣牙侧和承载牙侧。公构件螺纹的对扣牙侧具有基部表面和第二表面，所述基部表面以相对于径向的基部角从牙根径向向外延伸并且延伸离开牙根，所述第二表面以相对于径向的第二角从基部表面的端部径向向外延伸并且延伸离开该基部表面的端部。母构件具有锥形定螺距的螺纹，所述螺纹具有牙根、牙顶、对扣牙侧和承载牙侧。母构件螺纹的对扣牙侧具有基部表面和第二表面，该基部表面以相对于径向的基部角从牙根径向向内延伸并且延伸离开牙根，该第二表面以相对于径向的第二角从基部表面的端部径向向内延伸并且延伸离开该基部表面的端部，该第二角大于该基部角。由公构件或者母构件中的至少一个构件的牙根、牙顶、对扣牙侧和承载牙侧限定的轮廓导致产生公构件或者母构件的螺距线，所述螺距线是阶梯状螺距线。在前述段落的连接装置中，阶梯状螺距线的第一周由第一线段和第二线段所限定，所述第一线段经过轮廓的第一螺纹脊分段，第二线段经过轮廓的第一螺纹槽分段，所述第二线段相对于第一线段成角度偏离，使得第一线段不平行于第二线段。在任一前述段落的连接装置中，阶梯状螺距线的第二周由第一线段和第二线段限定，所述第一线段经过轮廓的第二螺纹脊分段，第二线段经过轮廓的第二螺纹槽分段，所述第一螺纹槽分段由第一螺纹脊分段和第二螺纹脊分段所界定，所述第二螺纹槽分段毗邻第二螺纹脊分段。第二螺纹脊分段的第一线段与第一螺纹脊分段的第一线段平行于但径向偏离。第二螺纹槽分段的第二线段与第一螺纹槽分段的第二线段平行但径向偏离。在任一前述段落的连接装置中，与母构件或者公构件中的一个相关联的螺纹锥体既相对于第一线段成角度偏离又相对于第二线段成角度偏离。在任一前述段落的连接装置中，第二线段相对于公构件或者母构件的中心纵向轴线偏离一角度，所述角度大于可能存在于第一线段与中心纵向轴线之间的任意偏离角。在任一前述段落的连接装置中，公构件的螺距线和母构件的螺距线中的每一个均是阶梯状螺距线。在任一前述段落的连接装置中，公构件的螺距线在公螺纹相交位置处与对扣牙侧相交，所述公螺纹相交位置位于公构件螺纹的对扣牙侧高度的中点的径向外部，公构件螺纹的对扣牙侧的基部表面向外延伸至公螺纹相交位置。同样地，母构件的螺距线在母螺纹相交位置处与对扣牙侧相交，所述母螺纹相交位置位于母构件螺纹的对扣牙侧高度的中点的径向内部，母构件螺纹的对扣牙侧的基部表面向内延伸至母螺纹相交位置。在任一前述段落的连接装置中，当完全拧紧连接装置时，公构件螺纹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管状连接装置，包括：公构件，所述公构件具有锥形定螺距的螺纹，该螺纹具有牙根、牙顶、对扣牙侧和承载牙侧，公构件螺纹的对扣牙侧具有基部表面和第二表面，所述基部表面以相对于径向的基部角从牙根径向向外延伸且延伸离开牙根，所述第二表面以相对于径向的第二角从基部表面的端部径向向外延伸并且延伸离开该基部表面的端部，该第二角大于该基部角；和母构件，所述母构件具有锥形定螺距的螺纹，该螺纹具有牙根、牙顶、对扣牙侧和承载牙侧，母构件螺纹的对扣牙侧具有基部表面和第二表面，该基部表面以相对于径向的基部角从牙根径向向内延伸并且延伸离开牙根，该第二表面以相对于径向的第二角从基部表面的端部径向向内延伸并且延伸离开该基部表面的端部，该第二角大于该基部角；其中，由所述公构件或者所述母构件中的至少一个构件的牙根、牙顶、对扣牙侧和承载牙侧限定的轮廓导致所述公构件或者所述母构件的螺距线，所述螺距线为阶梯状螺距线。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.24 US 13/114,7571.一种管状连接装置，包括: 公构件，所述公构件具有锥形定螺距的螺纹，该螺纹具有牙根、牙顶、对扣牙侧和承载牙侧，公构件螺纹的对扣牙侧具有基部表面和第二表面，所述基部表面以相对于径向的基部角从牙根径向向外延伸且延伸离开牙根，所述第二表面以相对于径向的第二角从基部表面的端部径向向外延伸并且延伸离开该基部表面的端部，该第二角大于该基部角；和 母构件，所述母构件具有锥形定螺距的螺纹，该螺纹具有牙根、牙顶、对扣牙侧和承载牙侧，母构件螺纹的对扣牙侧具有基部表面和第二表面，该基部表面以相对于径向的基部角从牙根径向向内延伸并且延伸离开牙根，该第二表面以相对于径向的第二角从基部表面的端部径向向内延伸并且延伸离开该基部表面的端部，该第二角大于该基部角； 其中，由所述公构件或者所述母构件中的至少一个构件的牙根、牙顶、对扣牙侧和承载牙侧限定的轮廓导致所述公构件或者所述母构件的螺距线，所述螺距线为阶梯状螺距线。2.根据权利要求1所述的连接装置，其中，所述阶梯状螺距线的第一周由第一线段和第二线段所限定，所述第一线段经过所述轮廓的第一螺纹脊分段，所述第二线段经过所述轮廓的第一螺纹槽分段，所述第二线段相对于所述第一线段成角度偏离，使得所述第一线段与所述第二线段不平行。3.根据权利要求2所述的连接装置，其中，所述阶梯状螺距线的第二周由第一线段和第二线段所限定，该第一线段经过所述轮廓的第二螺纹脊分段，该第二线段经过所述轮廓的第二螺纹槽分段，所述第一螺纹槽分段由所述第一螺纹脊分段和所述第二螺纹脊分段所界定，所述第二螺纹槽分段毗邻所述第二螺纹脊分段，其中，所述第二螺纹脊分段的第一线段与所述第一螺纹脊分段的第一线段平行但径向偏离，其中，所述第二螺纹槽分段的第二线段与所述第一螺纹槽分段的第二线段平行但径向偏离。4.根据权利要求2所述的连接装置，其中: 与所述母构件或者所述公构件相关联的螺纹锥体既相对于所述第一线段成角度偏离又相对于所述第二线段成角度偏离。5.根据权利要求2所述的连接装置，其中，所述第二线段相对于所述公构件或者所述母构件的中心纵向轴线偏离一角度，该角度大于能存在于所述第一线段与所述中心纵向轴线之间的任意偏离角。6.根据权利要求1所述的连接装置，其中，所述公构件的螺距线和所述母构件的螺距线中的每一个均是阶梯状螺距线。7.根据权利要求6所述的连接装置，其中: 所述公构件的螺距线在公螺纹相交位置处与所述对扣牙侧相交，所述公螺纹相交位置处在所述公构件螺纹的对扣牙侧高度的中点的径向外部，所述公构件螺纹的对扣牙侧的基部表面向外延伸至所述公螺纹相交位置； 所述母构件的螺距线在母螺纹相交位置处与所述对扣牙侧相交，所述母螺纹相交位置在所述母构件螺纹的对扣牙侧高度的中点的径向内部，所述母构件螺纹的对扣牙侧的基部表面向内延伸至所述母螺纹相交位置。8.根据权利要求7所述的连接装置，其中: 当完全拧紧所述连接装置时，所述公构件螺纹的对扣牙侧和所述母构件螺纹的对扣牙侧在径向带上处于实 质性接触。9.根据权利要求8所述的连接装置，其中，所述实质接触的径向带延伸一径向距离，所述径向距离等于或者大于对扣牙侧高度的至少17%。10.根据权利要求9所述的连接装置，其中: 当完全拧紧所述连接装置时，所述公构件的对扣牙侧高度的中点与所述母构件的对扣牙侧高度的中点基本对准，并且实质性接触的径向带从基本对准的中点既径向向外延伸又径向向内延伸。11.根据权利要求1所述的连接装置，其中: 所述公构件螺纹的对扣牙侧与所述母构件螺纹的对扣牙侧在拧紧连接装置期间相互作用，以使得所述公构件螺纹的承载牙侧运动成与所述母构件螺纹的承载牙侧实质性接触。12.根据权利要求11所述的连接装置，其中，所述公构件螺纹的对扣牙侧和所述母构件螺纹的对扣牙侧构造成在拧紧连接装置期间相互作用，使得在所述公...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·O·班克，
申请(专利权)人：超豪华油田服务有限公司，
类型：
国别省市：