管子螺纹连接部

阅读:724发布:2020-05-12

专利汇可以提供管子螺纹连接部专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及带有套筒接头的管子 螺纹 连接部,套筒接头内转向或 螺距 不同的 内螺纹 段从接头的两端延伸到它中间的无螺纹段,以连接两 根管 子。管子在经顶锻的管端范围各有一个与套筒接头相配合的螺纹段,管端能以形状配合相互插入,同时在该范围内还置有一个防松动的环形密封元件。根据本发明则可造出一种形式的管子 螺纹连接 部,它特别适用于深井钻探的空心 钻杆 连接,并且对含硫成分的介质不敏感。,下面是管子螺纹连接部专利的具体信息内容。

1、带有套筒接头的管子螺纹连接部,在套筒接头内转向或螺矩不一样的内螺纹段,从其各端延伸到位于其中间的无螺纹段,以实行两根管子的连接,管子在经顶锻的管端范围内各有一个与套筒接头相配合的螺纹段,管端可相互以形状配合插入,并有一个在该范围内设置的防松动的环形密封元件,其特点在于:
用于钻杆管子的连接部(1),其套筒接头(6)和管子(2,3)的转向及螺距都不相同的螺纹段(7,8;10,11)具有不同锥的锥形,套筒接头(6)的无螺纹段(9)与带有凹槽(13,14)的管端构成环形空间(15),其内部装有一个密封套(16),它的外径比套筒接头(6)的无螺纹段(9)的内径稍小些,它在钻杆的朝上的管端的凹槽(14)内轴向定位,套筒接头(6)的无螺纹段(9)在其朝下一端有一个径向向内凸出的轴肩(24),在螺纹旋紧的状态,密封套(16)的端面(17,18)与管端凹槽(13,14)的环形面密封贴紧,但管端的形状配合连接部(21,22)却存在轴向间隙(23,23′)在钻杆连接部(1)的下部悬挂的管子(2)上紧接凹槽(14)在钻头方向有一无螺纹段(12),在螺纹旋紧的状态下,此无螺纹段的轴向长度,超出套筒接头(6)中无螺纹段(9)的顶端,无螺纹段(12)的直径比套筒接头(6)的轴肩(24)的径向尺寸稍小些。
2、按照权利要求1所述的管子螺纹连接部,其特点在于:管子(2)和套筒接头(6)的位于钻杆下方的螺纹段(7,10)是左旋螺纹,而且锥度较小,但位于上方的螺纹段(8,11)是右旋螺纹,其锥度较大并且螺距也较大。
3、按照权利要求1或2所述的管子螺纹连接部,其特点是,两对螺纹段(7,10;8,11)的锥度和螺距是相互配合确定的,以使在螺纹旋松状态时,位于螺纹连接部(1)上方的管子(3)脱开,而下面悬挂的管子(2)仍保持和套筒接头(6)相配合连接。
4、按照权利要求3所述的管子螺纹连接部,其特点是,在螺纹旋松的状态,螺纹保留的啮合量能满足对于三管一体的管段的提挂。
5、按照权利要求1所述的管子螺纹连接部,其特点是,密封套(16)具有一个延伸到确定长度的内螺纹段(19),它与钻杆的朝上管端的凹槽(14)内相应构成的外螺纹段(20)可配合旋紧。
6、按照权利要求1所述的管子螺纹连接部,其特点是,对两个凹槽(13,14)的径向尺寸进行限定,以使在管端范围剩余的壁厚足以传递工作扭矩
7、按照权利要求1所述管子螺纹连接部,其特点在于,一个管端的横截面具有花键轴断面,相对的管端则呈花键套断面。
8、按照权利要求7所述的管子螺纹连接部,其特点是,该断面至少具有两个或多个在圆周上对称分布的楔形,其中,一个楔形和相应的套部在圆周上的尺寸是不同的。
9、按照权利要求1所述的管子螺纹连接部,其特点是,管端的形状配合连接形成锯齿口截面,其中,一个齿和相应的齿隙截面是不相同的。
10、按照权利要求1所述的管子螺纹连接部,其特点在于,管端形成叉形接头(21,22),其中,一个叉形接头和相应的叉形口在圆周的尺寸是不相同的。
11、按照权利要求1所述的管子螺纹连接部,其特点是,在密封套(16)的与螺纹段(19)相反的一端,具有适应调整工具卡住的凹槽(27)。

说明书全文

发明涉及根据主要权利要求的构思构成的管子螺纹连接部

根据英国专利EP0060549构思的管子螺纹连接部是众所周知的,其连接元件具有两个不相同的内螺纹段,它们的不同处可以在螺距或螺旋方向上。套筒接头的两个螺纹段以及被连接的管子上与之相应的外螺纹段都是圆柱形的,为防止两根管子间产生相对运动,无螺纹的管端形成叉形接头,它们可相互插入,由此可以使被连接管,例如压送导管,正确定位。密封功能由一个环状密封元件承担,密封元件装在无螺纹的管端附近,以其在端部截圆锥体形状的表面贴紧在叉形接头内相应表面上,形成金属接触密封。对此尚补充建议,在相应的密封面上安装弹性密封件。这种形式的管子螺纹连接部难以应用在空心钻杆管子的连接,钻杆的连接必须既传递钻杆本身重量产生的纵向,又要传递钻进时巨大的扭矩,对它还要频繁地松卸。而后又再连接上。

本发明的任务是造就一种管子螺纹连接部,它特别适用于深井钻的钻杆管子的连接,并对于含硫介质不敏感。

上述的任务由主要权利要求的特性加以解决,在其余的权利要求中进一步构成其优点。

同以焊接连接的标准API(美国石油学会)连接相比,此解决方案的特长在于,将由于纵向力和转矩引起的需承受的总载荷分布到构成连接部的不同元件上。在这里,管端的形状配合的连接具有特别 重要的意义,因为在钻进时任意高的工作扭矩的传递;由此而可不依赖螺纹旋紧力矩。管端在横截面上可形成类同花键轴或花键套结构。另一可行的解决办法是采用锯齿形或开成叉形接头。不管怎么说,就是要在圆周上两者相对地形成一定形状的结构元素,也就是形成楔形、齿形或叉形接头,并由此而确保用于螺纹连接的管子的螺纹与套筒接头的啮合点同相互配合的管端形状的正确间隙取得一致。

套筒接头和相应的管子的两个螺纹段是锥形的,并具有不同的螺旋方向、螺距和锥。螺纹段的圆锥形式与圆柱形相比具有更多的优点,即对于磨损的螺纹可更便利地修整;同时,由于螺管在套筒接头件中插入较深,因此可以只旋转很少的圈数就完成螺纹连接。由此使螺纹连接或松开占用很短的时间,当要求多次松开螺纹连接,又重新旋紧连接的情况下,时间成分是一个重要的成本因素。两个螺纹段的不同锥角以及不同螺距是这样相互确定的,即在旋放螺纹时,在螺纹连接部位于上方的管子已脱开,同时下面悬挂的管子仍保持与套筒接头配合连接,此时,管子的螺纹部与套筒接头间所保留的连接啮合量还应有足够大,从而至少还可以提挂三根一体的管段。为确切限制螺纹旋松,套筒接头无螺纹段在靠钻头一端有一个径向的向内凸出的轴肩,在旋松螺纹时,该轴肩行至与高出管子凹槽面的密封套的端面相触,环形的密封套本身装在环形空间内,它受到套筒接头以及两根管子各自相对的凹槽的无螺纹段的限制。在此,对两个凹槽的径向尺寸进行确定,使管端范围剩余的壁厚足以传递工作扭矩。为使密封套轴向固定,在它一个端头内具有内螺纹段,它可与钻杆向上的管子端部的凹槽内相应构成的外螺纹段旋紧配合,为方便地转动密封套,在它 另一个端部设置了凹口,如槽或孔,相应的工具可进入其中。螺纹连接是使密封套轴向固定的一个可行办法,另一个可行办法是在管端形成一个,它嵌入密封套相应的凹槽之中。

在螺纹旋紧的状态,密封套的端面与管端凹槽的环行面密封地靠紧,而管端形状配合的连接在该状态下则存在间隙。密封套在管端凹槽内的密封贴面在此承担了所要求的液体密封功能,并在对套筒接头旋紧螺纹加以限制的同时,承受了对于拉伸载荷所需要的预紧力。

所推荐的这种钻杆管子连接部的螺纹旋紧是依下述步骤进行的,首先在车间内将套筒接头左旋到以后在钻杆上朝上的管子的顶端,紧接着将环状密封套旋入。为了使套筒接头相对需要连接的管子处于正确的旋入位置,将套筒接头向右回旋,直到与无螺纹段的轴肩止挡碰上为止。单个管子在该状态下提供使用。在钻井平台上,用普通的辅助工具将下一根管子以无套筒接头的一端插到已旋入管段的指向上方的套筒接头之中。此过程中重要的一点是,通过形状配合连接的特殊结构,使螺纹啮合点与连接部位(可以是楔形、齿形或叉形接头)的正确间隙位置相一致。不管怎么说,对于相互间尺寸的确定,要使形状配合连接的连接部在套筒接头被旋转之前已形成啮合。而后将套筒接头在朝钻头方向看为逆时针方向旋转,由此使两根管子端部在本身不转的情况下拉拢,直到密封套的端面碰到为止。管子连接部下面左旋螺纹的构造,其目的在于避免使向右转动的钻进驱动由于不可避免的套筒接头与钻孔壁相接触而使螺纹连接部发生不希望的松动。

为了同样的目的,让密封套的外径总是比套筒接头无螺纹段的内径稍小一点,由此避免了套筒接头在转动时与密封套相接触,在接触的情况下可能使螺纹连接部产生松动。

松开连接的过程以相反的顺序进行。套筒接头被按顺时针方向旋转,由此使两根管子相对分离运动。在到达旋松螺纹限制之前,上面的管子已脱开,并可拔出。下面悬挂着的管子保持与套筒接头部分配合连接,而且保留的啮合量允许承受三根一体管段的悬挂。

上述钻管连接部具有更多的优点,由于取消了焊接连接,因而它对于腐蚀性介质,例如硫化氢,是不敏感的。

结合以下附图对钻杆管子连接部作进一步说明。

图1是本发明的钻杆管子连接部在旋紧状态下局部的纵向剖面图。

在图1中表明了本发明的钻杆管子连接部1在旋紧状态下局部的纵向剖面。该连接部1由管子2(按规定它应该是在钻杆下部悬挂的那根管子)以及在其上方的管子3和连接两根管子2、3的套筒接头6组成。两根管子2、3都有一个经过顶锻的管端区段4,5,这里去掉了与薄壁的管口相连接的过渡段。套筒接头6具有两个锥螺纹段7、8以及位于它们之间的无螺纹段9。螺纹段7、8可与管子2、3上构成的相应螺纹段10、11配合旋紧,两个螺纹段7、8以及10,11的锥度是不同的,在本例结构中,在钻杆下部悬挂的螺纹段7、10为1∶8,在上面的8、11锥角为1∶6,前面提到的螺纹段7、10为左旋,后面提到的则为右旋。此外,位于上面的螺纹段8、11是双头螺纹。两根管子2、3的螺纹段10、11并不延伸到管顶端,而是到形状配合相互连接的管端附近。在区段12、13上有凹槽13、14,位于上面管子3上的区段13和凹槽13是重叠的。凹槽13,14和套筒接头6的无螺纹段9构成一个环行 空间15,密封套16就安置在此空间内。在如图所示的螺纹旋紧状态,密封套16的端面17,18限制其进一步旋紧,同时使连接部1为液体密封状。为使密封套16在管子2的凹槽14中固定,其上带有内螺纹段19,它可与凹槽14上与之相对应的外螺纹段20相配合旋紧,在钻进中的工作力矩通过两个管端的形状配合连接而传递,在本例结构中,它是由相互可插入的叉形接头21,22构成,它们在旋紧状态存在轴向间隙23,23′。在旋松螺纹时,套筒接头6由无螺纹段9终点径向往内凸起而形成的轴肩24定位。那样,轴肩24就靠到密封套16端面17的上部。图中以箭头25表示出套筒接头6的外侧尺寸,它与API(美国石油学会)标准连接相符合。同样,在连接部1范围内的孔具有光滑的内径,图中以箭头26表示,它符合API连接。

两根管子2,3的连接依下述步骤形成;供货前先在车间内将套筒接头6左旋到后来在钻杆中朝上的螺纹段10上,接着将密封套16旋入管子2的凹槽14内,直到碰上端面17为止。为能使用相应结构的旋转工具将密封套16旋入,在密封套16的另一端相应设置了凹槽27。(图中只给出示意),在钻井平台上,将接下去的一根管子3以其无套筒接头端插入朝上的套筒接头6中,并做到螺纹旋紧点同叉形接头连接的相应间隙要求相符合。转动套筒接头6将两根管子2,3在叉形接头21,22范围内相互靠拢,直到碰上密封套16的端面18,通过合适的转矩压紧,使连接部1在两端面17、18上密封。

旋松螺纹的方法是,将套筒接头6朝另一方向旋转,由此使两根 管子2、3的叉形接头分开,在限制螺纹脱开的轴肩24碰到密封套16的端面17之前,上面的管子3脱开,而下面的管子2仍然保持与套筒接头6配合连接,连接的螺纹啮合量应足够大,以便可提挂三根一体的管段。

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