區(qū)域中都完全接合。
[0029]如圖4所示，在這些端部區(qū)域中，通過截頭錐形大直徑16、17或者截頭錐形小直徑18、19以及柱形小直徑20、21或者柱形大直徑22、23的聚合，朝向外側(cè)或者朝向內(nèi)側(cè)限制消沒螺紋的牙頂和牙底，所述截頭錐形大直徑16、17或者截頭錐形小直徑18、19中的每一個(gè)均延長(zhǎng)了螺紋的中間部分的表面?？梢园l(fā)現(xiàn)，這些柱形表面21和22的直徑之間的差異對(duì)應(yīng)于組件3的中央?yún)^(qū)域中的環(huán)形抵接部或肩部24的徑向高度〃D〃。這種環(huán)形抵接部或肩部24通過使得公元件I的表面和母元件2的表面相互抵接在一起而上緊。
[0030]在圖4中示出的接合件中，抵接部24沒有執(zhí)行任何緊密或密封功能。具體地，抵接部24在組件的所有常規(guī)操作條件下均沒有提供密封。替代地，將兩個(gè)不透流體的金屬對(duì)金屬密封表面27、28在螺紋部分的端部之外布置在接合件的內(nèi)端和外端處。
[0031]如圖5所示，公螺紋的諸如30的承載牙側(cè)具有母線，所述母線相對(duì)于垂直于元件的軸線Xl-Xl延伸的線具有大約-3°至-20°的負(fù)傾角A。在旋擰時(shí)，這些具有負(fù)承載牙側(cè)的螺紋和抵接部24之間的協(xié)作使得能夠?qū)⒐蘒和母元件2緊固在彼此上。這實(shí)際上消除了在螺紋處解體或者分離的風(fēng)險(xiǎn)。
[0032]在圖4和圖5示出的連接件中，對(duì)于給定徑向差D，公元件和母元件上的垂直于Xl-Xl軸線的肩部(或抵接部)表面增加了接合件的機(jī)械強(qiáng)度。因此，還可以對(duì)公元件I的臨界厚度E2和母元件2的臨界厚度El賦予盡可能大的值。在中央?yún)^(qū)域(根據(jù)美國(guó)專利N0.5，687，999，由于該區(qū)域的剛度，因此如己經(jīng)解釋的那樣所述中央?yún)^(qū)域的表面的效率不令人滿意)中不存在金屬對(duì)金屬緊密表面使得可以使兩個(gè)截頭錐形螺紋區(qū)段更靠近彼此移動(dòng)，并且因此根據(jù)所述專利可以改進(jìn)公元件和母元件之間的接合作用。
[0033]然而，由于在圖4所示的連接件中由位于厚壁位置處的密封表面27和28占據(jù)的徑向空間，這種連接件的高密封性能沒有導(dǎo)致產(chǎn)生高拉伸效率。具體地，本申請(qǐng)人己經(jīng)確定圖4中示出的連接件的拉伸效率僅僅實(shí)現(xiàn)了 70%至80%的拉伸效率。連接件的拉伸效率是螺紋的最小"臨界截面"與管道本體橫截面的比率，并且限制了連接件的性能。另一方面，增加公部分和母部分的端部的厚度減小了中心肩部區(qū)域的尺寸，并且因此減小了連接件抗壓縮的能力。
[0034]圖1-3示出了示例性連接件，所述示例性連接件具有范圍從大約81 %至大約92%、并且優(yōu)選從大約85%至大約92%的拉伸效率。如下文更詳細(xì)說明的那樣，本示例不利用中心肩部。在另一方面，本示例通過在偏心密封部半徑外側(cè)(遠(yuǎn)離連接件的中心線軸線)的半徑處比在偏心密封部半徑內(nèi)(朝向連接件的中心線軸線)分配更多的材料厚度而最大化連接件的內(nèi)壓阻。本示例并非限定性地也采用具有負(fù)承載牙側(cè)的鳩尾形螺紋，以在上緊時(shí)提供軸向鎖定作用，并且避免或降低在例如油井中在張力下發(fā)生螺紋跳接的風(fēng)險(xiǎn)。
[0035]圖1示出了連接件，所述連接件包括第一管狀構(gòu)件和第二管狀構(gòu)件。第一管狀構(gòu)件設(shè)置有管狀公端部101而第二管狀構(gòu)件設(shè)置有管狀母端部102。第一管狀構(gòu)件的管狀公端部101稱作〃陽(yáng)接頭〃并且第二管狀構(gòu)件的母端部102稱作〃陰接頭〃。因I中的示例是帶螺紋的半埋入式連接件，即，在兩個(gè)構(gòu)件陽(yáng)接頭101和陰接頭102為端部形成的情況下，在所述連接件中，陰接頭的外徑僅僅略微大于管道外徑。陽(yáng)接頭101和陰接頭102中的每一個(gè)均包括錐形螺紋的兩個(gè)階梯部和偏心密封部125。陽(yáng)接頭包括小直徑螺紋區(qū)段104和大直徑螺紋區(qū)段105。陰接頭包括小直徑螺紋區(qū)段106和大直徑螺紋區(qū)段107。連接件具有內(nèi)部螺紋部分(104，106)和外部螺紋部分(105，107)。偏心密封部分125位于內(nèi)部螺紋部分(104，106)和外部螺紋部分(105，107)之間。
[0036]圖1示出的連接件的螺紋的構(gòu)造可以與參照?qǐng)D4和圖5的示例描述的構(gòu)造相似。因此，螺紋的每一個(gè)階梯部均在構(gòu)件的自由端(終端)的一側(cè)上包括切入部分，而在相反的一側(cè)上包括退出部分。陽(yáng)接頭101上的每一個(gè)切入部分嚙合陰接頭102上的退出部分，而陰接頭102上的每一個(gè)切入部分均嚙合陽(yáng)接頭101上的退出部分。切入?yún)^(qū)段和退出區(qū)段可以是完全的切入/退出區(qū)段或者是不完全的切入/退出區(qū)段，即，在所述不完全的切入/退出區(qū)段中，螺紋高度沒有減少為零。螺紋高度消沒率還可以沿著切入/退出區(qū)段變化，以避免長(zhǎng)的螺紋部分。另外，如將參照?qǐng)D3更加詳細(xì)討論的那樣，位于嚙合螺紋的切入?yún)^(qū)段和退出區(qū)段之間的過渡點(diǎn)可以不處于同一位置。
[0037]替換性地，圖1中示出的連接件的螺紋的構(gòu)造可以是如圖6所示的鳩尾形。在陽(yáng)接頭101上的鳩尾形螺紋234的軸向截面隨著與連接件中心線的距離增加而增加軸向?qū)挾?。同樣地，在陰接頭102上的鳩尾形螺紋236的軸向截面隨著與連接件中心線的距離減小而增加軸向?qū)挾取?br>[0038]鳩尾形螺紋234的承載牙側(cè)230可以具有負(fù)承載角度222。承載角度222限定在承載牙側(cè)230的截面表面和垂直于元件軸線250延伸的線220之間。在一個(gè)實(shí)施方式中，承載角度222在大約-0.5度和大約-1.5度之間。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，承載角度222在大約-0.9度和-1.1度之間。在本發(fā)明的又一實(shí)施方式中，承載角度222是大約-1度。
[0039]鳩尾形螺紋234的插入牙側(cè)232可以具有負(fù)插入角度224。插入角度224限定在插入牙側(cè)232的截面表面和垂直于元件軸線250延伸的線220之間。在一個(gè)實(shí)施方式中，插入角度224在大約-3.5度和大約-4.5度之間。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，插入角度224在大約-3.9度和-4.1度之間。在本發(fā)明的又一實(shí)施方式中，插入角度224是大約-4度。
[0040]為了增加圖1中示出的連接件的拉伸效率，除了在每一個(gè)螺紋的端部處的具有切入部分和退出部分的兩階梯部連接件之外，本示例還包括連接件的四個(gè)臨界截面之間的特定平衡。這些截面包括陽(yáng)接頭臨界截面(PCCS) 171、陰接頭中間臨界截面(BICCS) 172、陽(yáng)接頭中間臨界截面(PICCS) 173、以及陰接頭臨界截面(BCCS) 174。PCCS 171是陽(yáng)接頭(也稱作管狀公端部)101的截面積，所述截面積承受經(jīng)過所有螺紋傳遞的全部張力并位于管狀公端部101的與管狀公端部101的自由端(終端)相反的端部處。BCCS 174是陰接頭(也稱作管狀母端部)102的截面積，所述截面積承受經(jīng)過所有螺紋傳遞的全部張力，并且位于所述管狀母端部102的與所述管狀母端部102的終端相反的端部處。BICCS 172是管狀母端部102的截面積，所述截面積承受經(jīng)過管狀母端部102的外部螺紋部分107傳遞的張力，并且位于所述外部螺紋部分107的與管狀母端部102的自由端(終端)相反的端部處。PICCS是管狀公端部101的截面積，所述截面積承受經(jīng)過管狀公端部101的內(nèi)部螺紋部分104傳遞的張力，并且位于內(nèi)部螺紋部分104的與管狀公端部101的自由端(終端)相反的端部處。
[0041]如果在連接件的指出的這四個(gè)臨界截面之一處的截面積不夠高，則在該位置處可能導(dǎo)致斷裂。PCCS和BCCS代表分別在陽(yáng)接頭101和陰接頭102的端部附近發(fā)生斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。PICCS和BICCS的總和代表偏心密封部125附近因張力發(fā)生斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。本申請(qǐng)的發(fā)明人認(rèn)識(shí)到通過滿足以下特定關(guān)系能夠?qū)崿F(xiàn)提高的拉伸效率:
[0042]PCCS ?(BICCS+PICCS)?BCCS
[0043]在本示例中，符號(hào)〃?〃指的是在±5%的范圍內(nèi)相等。
[0044]同時(shí)本發(fā)明人認(rèn)識(shí)到以上述方式平衡以上提及的四個(gè)臨界截面之間的效率使連接件的效率最大化并且保持(?90% )，同時(shí)最大化密封區(qū)域，以獲得更多的抗扭力并且仍然確保連接件的軸向性能。
[0045]而且，臨界截面之間的關(guān)系能夠包括2%或甚至1%的較小的差異。優(yōu)選地，PICCS和BICCS的和大于PCCS和BCCS的最高值，以防止在偏心密封部附近發(fā)生斷裂。在優(yōu)選實(shí)施方式中，管狀連接件不包括任何扭矩肩部。在另一實(shí)施方式中，螺紋管狀連接件的偏心密封部125是在螺紋管狀連接件內(nèi)的唯一不透流體的密封部。
[0046]如圖2所示，本示例的密封部125具有在陽(yáng)接頭101上的密封表面152，以與在陰接頭102上的密封表面162 —起提供沿徑向方向的密封。因此，當(dāng)連接件上緊時(shí)，陽(yáng)接頭和陰接頭的密封表面152和162由于它們之間的徑向過盈而緊密接觸。
[0047]如圖2所示，陰接頭和陽(yáng)接頭的表面成形為在陽(yáng)接頭上的表面153和陰接頭上的對(duì)應(yīng)表面163之間提供徑向間隙210。這些表面不形成密封。
[0048]第二間隙212位于密封部125和密封部125與間隙210相反側(cè)上的螺紋之間。間隙212是徑向間隙，所述徑向間隙形成在位于陽(yáng)接頭101上的柱形表面151和位于陰接頭102上的柱形表面161之間。間隙210配置成減輕在上緊時(shí)短螺紋區(qū)段104和106中的應(yīng)力。間隙210和212可以是對(duì)稱的。在優(yōu)選實(shí)施方式中，間隙210和212并非對(duì)稱且由表面153限定的凹槽可以被添加以允許密封表面152的更大柔性。柔性可以減輕或移除在密封部125上的應(yīng)力集中以及稍微增加密封性能。凹槽153可以位于陰接頭密封部的過渡角度處，并且被倒圓至將近0.5mm