用于鉆探和開采油氣井的螺紋連接件的制造方法、以及生成的螺紋連接件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種用于鉆探和/或開采油氣井的螺紋連接件，并且更加精確地就在 壓縮/拉伸情況下連接件作業(yè)時的效率和密封方面來優(yōu)化連接件的整體性能。
【背景技術】
[0002] 術語"螺紋連接件"表示由W下元件構成的任何組件，所述元件基本是管狀的金屬 件，并且能夠在獨特視角條件下通過上緊而連接在一起，W構成用于鉆探油氣井的鉆桿、或 者用于維護油氣井的立管（也已知為維修立管）或者開采該油氣井的立管，諸如用于開采 井的立管、或者套管或者管柱。
[0003] 每個管狀元件均包括端部部分，所述端部部分設置有陽螺紋區(qū)域或者陰螺紋區(qū) 域，用于與類似元件的對應端部部分上緊。當組裝時，元件上緊，運已知為連接件。
[0004] 連接件的運種管狀螺紋部件在預設載荷下組裝在一起，W響應過盈配合W及由使 用情況提出的密封要求。而且，應當注意的是，螺紋管狀部件還必須承受若干上緊-卸開周 期，特別當使用時。
[0005] 運種螺紋管狀部件使用所處的條件產(chǎn)生了范圍廣泛的機械載荷，所述機械載荷作 用在部件的敏感部分上，諸如螺紋區(qū)域、抵接區(qū)域或者密封表面。
[0006] 為此，連接件設計規(guī)格復雜，要求同時考慮多個參數(shù)。因此，建議保持連接件效率， 管狀部件的承載密封表面的區(qū)域的厚度，并且最小化當連接件在壓縮/拉伸下操作時密封 接觸點移動的風險。
[0007] 通過VAMHTF◎類型的連接件已經(jīng)研發(fā)了一種解決方案，其使用兩個螺紋區(qū)域， 在所述兩個螺紋區(qū)域之間在陽端部的唇部處設置有第一密封表面和第二密封表面。運種設 計意味著能夠獲得位于螺紋區(qū)域之間的第一密封件的良好穩(wěn)定性，然而，第二密封件位于 非常薄的唇部上，運致使密封件的功能容易受損。另外，當連接件在壓縮/拉伸下操作時， 由于交變載荷，第二密封件不穩(wěn)定。最后，在陽端部的唇部中設置密封件降低了陰端部的效 率。
[0008] 在文獻US4 570 982A1的文獻中還研發(fā)了另一種解決方案。運種連接件具有Ξ 個錯列的螺紋部分，運表示Ξ個螺紋區(qū)域的錐形部不重合而是平行。在螺紋區(qū)域中的每一 個之間均設置有密封表面和抵接部。然而，通過將抵接部定位成郵鄰密封表面削弱了所述 表面，原因在于抵接部是處于特定載荷作用下的區(qū)域，此時載荷幅值較大。螺紋區(qū)域不是自 鎖式并且在承載牙側和/或插入牙側處存在間隙。然而，由于運些間隙，當連接件在壓縮/ 拉伸下操作時密封表面的穩(wěn)定性受損。
[0009] 利用VAMEdge◎類型的連接件還研發(fā)了一種解決方案，其采用兩個自鎖式螺紋 區(qū)域，在所述兩個自鎖式螺紋區(qū)域之間設置有密封表面。與VAMHTF◎的情況一樣，設計 導致在螺紋區(qū)域處產(chǎn)生中間密封的良好穩(wěn)定性，然而，單個密封表面在嵌入式或者半嵌入 式連接件的情況中不足w抵抗內(nèi)壓力和外壓力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為此，本發(fā)明的目的是響應W下Ξ重目標，包括：保持連接件的效率、最大化管狀 部件的承載密封表面的區(qū)域的厚度和當連接件在壓縮/拉伸下操作時避免密封接觸點移 動的風險。
[0011] 更加精確地，本發(fā)明設及一種用于生產(chǎn)螺紋連接件的組件，其包括第一和第二管 狀部件，所述第一和第二管狀部件具有相同的旋轉軸線并且在其一個端部處均相應設置有 至少第一、第二和第Ξ連續(xù)螺紋區(qū)域，所述第一、第二和第Ξ連續(xù)螺紋區(qū)域根據(jù)螺紋端部是 陽類型還是陰類型而相繼設置在部件的外周表面或內(nèi)周表面上的同一螺旋上，并且能夠在 上緊時配合在一起，第一或者第二或者第Ξ螺紋區(qū)域中的至少一個具有自鎖的可變寬度螺 紋牙型，所述端部相應結束于自由終端表面，所述端部中的每一個均沒有特定抵接表面，至 少一個密封表面設置在郵鄰的螺紋區(qū)域中的每一個之間，從而當連接件處于上緊狀態(tài)中時 與設置在對應端部上的密封表面W密封過盈配合的方式配合。
[0012] 在下文陳述了本發(fā)明的可選的補充或者替代特征。
[0013] 每個端部的第一、第二和第Ξ連續(xù)螺紋區(qū)域可W沿著相同的錐母線延伸。
[0014] 設置在郵鄰螺紋區(qū)域的每一個之間的至少一個密封表面形成錐體上的環(huán)面接觸， 所述至少一個密封表面相互W密封過盈配合的方式配合。
[0015] 密封表面中的一個可W是拱形表面，半徑介于30mm至100mm的范圍內(nèi)，而對應的 密封表面可W是錐形表面，其中，半峰角的正切介于0.025至0.1的范圍內(nèi)，即，錐度介于 5%至20%的范圍內(nèi)。
[0016] 連續(xù)螺紋區(qū)域中的至少一個可W具有可變寬度螺紋牙型，所述可變寬度螺紋牙型 形成為燕尾形并且非自鎖。
[0017] 具有形成為燕尾形W及非自鎖的可變寬度螺紋牙型的連續(xù)螺紋區(qū)域在螺紋牙頂 和牙底之間具有徑向間隙，所述徑向間隙介于0. 05mm至0. 5mm的范圍內(nèi)。
[0018] 具有形成為燕尾形并且非自鎖的可變寬度螺紋牙型的連續(xù)螺紋區(qū)域可W在螺紋 牙頂和螺紋牙底之間具有介于0. 1mm至0. 3mm的范圍內(nèi)的徑向間隙。
[0019] 具有形成為燕尾形并且非自鎖的可變寬度螺紋牙型的連續(xù)螺紋區(qū)域可W在插入 牙側之間具有介于0. 002mm至1mm的范圍內(nèi)的徑向間隙。
[0020] 具有形成為燕尾形并且非自鎖的可變寬度螺紋牙型的連續(xù)螺紋區(qū)域可W在插入 牙側之間具有介于0.002mm至0.2mm的范圍內(nèi)的徑向間隙。
[0021] 具有形成為燕尾形并且非自鎖的可變寬度螺紋牙型的連續(xù)螺紋區(qū)域可W具有介 于1度至15度的范圍內(nèi)的負插入牙側角。
[0022] 具有形成為燕尾形并且非自鎖的可變寬度螺紋牙型的連續(xù)螺紋區(qū)域可W具有介 于5度至8度的范圍內(nèi)的負插入牙側角。
[0023] 具有形成為燕尾形并且非自鎖的可變寬度螺紋牙型的連續(xù)螺紋區(qū)域可W具有介 于1度至15度的范圍內(nèi)的負承載牙側角。
[0024] 具有形成為燕尾形并且非自鎖的可變寬度螺紋牙型的連續(xù)螺紋區(qū)域可W具有介 于5度至8度的范圍內(nèi)的負承載牙側角。
[00巧]具有形成為燕尾形并且非自鎖的可變寬度螺紋牙型的連續(xù)螺紋區(qū)域可w具有介 于5mm至20mm的范圍內(nèi)的螺距，其中，所有螺紋區(qū)域的螺距均相等。
[00%] 每個端部的第一、第二和第Ξ連續(xù)螺紋區(qū)域可W沿著相同的錐母線延伸，錐母線 的傾斜度介于5%至25%的范圍內(nèi)。運對應于介于0.025至0. 125的范圍內(nèi)的半峰角的正 切。
[0027] 每個端部的第一、第二和第Ξ連續(xù)螺紋區(qū)域可W沿著相同的錐母線延伸，錐母線 的傾斜度介于10%至18%的范圍內(nèi)。運對應于介于0.05至0.09的范圍內(nèi)的半峰角的正 切。
[0028] 連續(xù)螺紋區(qū)域中的至少一個可W具有根據(jù)API標準5CT的錐形或者銀齒型螺紋牙 型或者具有負承載牙側角。
[0029] 管狀部件中的每一個均可W包括制成在另一個多頭型螺旋上的至少四分之一的 連續(xù)螺紋區(qū)域。
[0030] 本發(fā)明還設及一種源自根據(jù)本發(fā)明的組件的自鎖連接件的螺紋連接件。
【附圖說明】
[0031] 參照附圖在下文描述中更加詳細地公開了本發(fā)明的特征和優(yōu)勢。
[0032] 圖1是通過上緊連接兩個管狀部件而形成的、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的連接件 的縱向截面的示意圖；
[0033] 圖2A和圖2B