專利名稱：一種設(shè)有相互定向的螺紋單元的管狀部件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造管狀部件的方法。
背景技術(shù)：
在管狀部件的兩端設(shè)有螺紋單元和裝配止擋鄰接部，螺紋單元包括陽螺紋或陰螺紋，裝配止擋鄰接部能形成管狀部件的管柱的一部分，其中，兩個相鄰部件是通過將一個部件的一個螺紋單元的陽螺紋裝配在另一個部件的一個螺紋單元的陰螺紋中而彼此組裝在一起的，相應(yīng)的止擋鄰接部形成相互支承接觸，所述方法包括以下步驟a)將部件安裝在車床的夾盤上；b)用車床在部件的一端處加工出第一螺紋單元；c)使車床夾盤中的部件旋轉(zhuǎn)；以及d)使用在程序控制下從給定位置相對于車床架被移動的加工工具，用車床在所述部件的另一端處加工出第二螺紋單元；所述方法可被應(yīng)用于長度很長的管狀部件例如管道或者應(yīng)用于短的管狀部件例如聯(lián)管節(jié)。
例如上面提到的管狀部件的管柱通常被用作鉆井或開采油氣井的管柱。
用于加工這種管柱的管狀部件常用方法不能確保，在將這兩個部件鄰接裝配之后，一個部件的給定母線與另一個部件的給定母線對齊。
當(dāng)這些部件沿著其母線接納有細(xì)長附件時，這樣的一致性是必要的。這些母線必須與下一個部件的母線對齊，例如形成控制線路或電纜串。
US-B-6363598描述了一種用于管狀部件的管柱的制造方法，該管狀部件的管柱由長度很長的管道和短長度的聯(lián)管節(jié)交替地構(gòu)成，在該長度很長的管道的每端都設(shè)有帶錐形螺紋的陽螺紋單元，在短長度的聯(lián)管節(jié)的每端都設(shè)有帶錐形螺紋的陰螺紋單元，每個陽螺紋單元被擰入陰螺紋單元形成鄰接接觸。在該方法中，在這些部件上形成的定向標(biāo)記相互對齊。
這種已知的方法必須在每個螺紋單元上進(jìn)行多次連續(xù)加工操作去掉所述單元的端部；在陰螺紋單元的情況下，加工出內(nèi)部臺肩；加工出錐形表面；然后車出螺紋。必須使用管柱中所有部件的共同參數(shù)進(jìn)行這些操作。該文件沒有描述在一端設(shè)有陽螺紋單元以及在另一端設(shè)有陰螺紋單元的長度很長的管道的制造。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于使管狀部件的管柱中的部件被正確地對齊，并克服已知方法的局限。
具體而言，本發(fā)明涉及一種在引言中限定的類型的方法，該方法包括·在步驟b)和步驟c)之間e)將第一定向量規(guī)擰在第一螺紋單元上，該量規(guī)包括與第一螺紋單元的螺紋相匹配的螺紋和裝配止擋鄰接部，且在其外圓周上具有標(biāo)記，以使螺紋單元的止擋鄰接部和定向量規(guī)形成相互支承接觸；f)在部件的外圓周上畫出與定向量規(guī)上的標(biāo)記軸向?qū)R的定向標(biāo)記；·在步驟c)中，放置該部件，以使該部件的定向標(biāo)記相對于夾盤定位在與步驟f)中相同的角向位置處。
·在步驟d)中，在至少一個初步測試之后，限定所述工具的起始位置，在該初步測試中在步驟a)、b)、e)、f)、c)和d)之后是以下步驟g)使第二定向量規(guī)擰在第二螺紋單元上，以使該螺紋單元的止擋鄰接部和定向量規(guī)形成相互支承接觸，該第二定向量規(guī)包括與第二螺紋單元的螺紋相匹配的螺紋和裝配止擋鄰接部，且在其外圓周上具有標(biāo)記；
如果第一和第二螺紋單元的螺紋都是陽螺紋或都是陰螺紋，在步驟g)中使用的第二定向量規(guī)為第一定向量規(guī)，或者如果一個螺紋單元為陽螺紋而另一個螺紋單元為陰螺紋且當(dāng)?shù)谝缓偷诙ㄏ蛄恳?guī)被擰至鄰接時，第二定向量規(guī)為與所述第一定向量規(guī)相匹配的類型并具有與第一定向量規(guī)的標(biāo)記軸向?qū)R的標(biāo)記；以及h)將部件上和定向量規(guī)上的標(biāo)記之間的角度偏移量與預(yù)先限定的設(shè)定值Q相比較，加工工具的新起始位置被限定為相對于初始位置軸向偏移了一個數(shù)值，該數(shù)值隨任何存在的偏差值的方向和幅度的變化而確定。
設(shè)定值Q可通過試驗方法確定，因為它隨多個參數(shù)例如裝配扭矩和油脂量而變化。
在本說明書中，術(shù)語“標(biāo)記”或“定向標(biāo)記”是指設(shè)置在大致回轉(zhuǎn)體形狀的物體上以標(biāo)出該物體的特定母線的標(biāo)記。這種標(biāo)記的形式可以是沿著物體的圓周面上的所述母線畫出的線?？赏ㄟ^施加墨水或留下持久痕跡的任何物質(zhì)或使用尖緣刺劃來完成該標(biāo)記。術(shù)語“角度偏移量”是指繞著回轉(zhuǎn)體的軸線在兩個單元例如標(biāo)記之間的角位移，術(shù)語“偏差值”或“角度偏差值”是指在所形成角度偏移量和為此所建立的設(shè)定值之間的差值。
本發(fā)明選擇的補充特征或者可選特征如下·加工工具的起始位置的軸向偏移包括一數(shù)值C=P×α+Q2π]]>P為螺距，α為以弧度值計量的所述偏差值。
·所述數(shù)值C由下面的公式算出C=Pπ×(BD+Q2)]]>B為部件上的標(biāo)記和軸向半平面之間的直徑為D的所述部件的圓周表面所對的圓弧長度，該軸向半平面包含所述定向量規(guī)的標(biāo)記，所述圓弧具有弧度值α。
Q是這樣確定的，即在管狀部件的相互裝配時，在相應(yīng)標(biāo)記之間的角度偏移量為10°或更小，優(yōu)選為5°或更小。
·部件的定向標(biāo)記包括第一基本標(biāo)記和第二基本標(biāo)記，該第一基本標(biāo)記畫在第一螺紋單元的區(qū)域中與定向量規(guī)的標(biāo)記軸向?qū)R，該第二基本標(biāo)記然后畫在第二螺紋單元的區(qū)域中與第一基本標(biāo)記的角向位置相同；·所述第一螺紋單元包括陽螺紋。
管狀部件包括長度很長的管道和短的聯(lián)管節(jié)，長度很長的管道的每一端設(shè)有陽螺紋單元，在短的聯(lián)管節(jié)的每一端設(shè)有陰螺紋單元，陽螺紋單元被裝配到聯(lián)管節(jié)的陰螺紋單元中的位置。
·管狀部件為長度很長的管道，其一端設(shè)有陽螺紋單元，其另一端設(shè)有陰螺紋單元；·管狀部件的兩端設(shè)有相同類型的螺紋單元。
本發(fā)明還涉及一種由管狀部件形成的管柱，該管狀部件能根據(jù)以上所限定的方法而得到。其中，兩個相鄰的部件是通過將一個部件的一個螺紋單元的陽螺紋裝配到另一個部件的一個螺紋單元的陰螺紋中而相互裝配在一起的，相應(yīng)的止擋鄰接部形成彼此支承接觸，所述部件在其外圓周上具有各自的定向標(biāo)記，在兩個連續(xù)部件各自的定向標(biāo)記之間的角度偏移量不大于10°。
本發(fā)明還涉及一種管狀部件，在其兩端分別設(shè)有螺紋單元和相應(yīng)的裝配止擋鄰接部，該螺紋單元分別包括陽螺紋和陰螺紋，所述螺紋單元可通過本發(fā)明的方法得到。該管狀部件在其外圓周上具有定向標(biāo)記，其中，所述螺紋單元被加工成，通過使相應(yīng)的止擋鄰接部形成相互支承接觸而將所述陽螺紋裝配到相同的管狀部件的陰螺紋中時，在兩個部件的定向標(biāo)記之間的角度偏移量不大于10°。
有利地，在本發(fā)明的管柱和管狀部件中，所述角度偏移量不大于5°。


在下面的說明中，將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的特點和優(yōu)點。
圖1簡要示出了本發(fā)明的方法所用的陽螺紋和陰螺紋定向量規(guī)，所述陽螺紋和陰螺紋定向量規(guī)被彼此擰在一起，它們各自的止擋鄰接部相互支承接觸。
圖2簡要示出了圖1中的一個定向量規(guī)，它被擰到在本發(fā)明方法的步驟g)中剛被加工出螺紋單元上。
圖3簡要示出了通過裝配而彼此組裝在一起的兩個管狀部件。
具體實施例方式
為了實施本方法，至少需要一個定向量規(guī)。如果將要生產(chǎn)的是設(shè)置有相應(yīng)的陽螺紋和陰螺紋單元的管狀部件，則相應(yīng)地需要兩個定向量規(guī)，即陽螺紋定向量規(guī)和陰螺紋定向量規(guī)。
圖1示出了兩個這樣的定向量規(guī)，即陽螺紋量規(guī)1和陰螺紋量規(guī)2。每個量規(guī)都設(shè)有相應(yīng)標(biāo)記3和4，標(biāo)記3和4的形式為沿著相應(yīng)量規(guī)的外圓周表面的母線延伸的線。在FR-A-2559580中詳細(xì)地描述了所述量規(guī)，引用該文獻(xiàn)將使說明書更完整。可以看出，當(dāng)兩個量規(guī)的止擋鄰接部彼此支承接觸時，標(biāo)記3和4彼此對齊，即它們處于由螺紋的軸線限定的同一半平面中。
圖2簡要示出了圖1中的一個定向量規(guī)，在預(yù)先測試期間，該定向量規(guī)被擰在由本發(fā)明方法的步驟d)中加工出的相應(yīng)螺紋單元上，例如陰螺紋量規(guī)2被擰在管狀部件10的一端加工出的陽螺紋單元上。在步驟f)中，定向標(biāo)記11已被畫在部件10上，取決于在步驟b)中加工出的在部件10的相對端部處的螺紋單元(未示出)是陽螺紋還是陰螺紋，該標(biāo)記11與量規(guī)1的標(biāo)記3或量規(guī)2的標(biāo)記4對齊。
在說明書的其它部分中，假設(shè)在部件上的標(biāo)記和定向量規(guī)上的標(biāo)記之間的角度偏移量的設(shè)定值Q等于0。然而，應(yīng)該清楚的是，該值可不等于0，例如在裝配管狀部件以形成管柱期間，特別是錐形螺紋在具有徑向干涉裝配(radial interference fit)的情況下，設(shè)定值Q取決于所施加的扭矩和/或引入到螺紋連接中的油脂數(shù)量。通過將獲得的在彼此裝配完成時的兩個部件之間的角度偏移量與觀察到的在一個所述部件和方法步驟g)中的相應(yīng)定向量規(guī)之間的角度偏移量相比較，通過預(yù)先測試來確定Q的值。
在所示情況下，量規(guī)2的標(biāo)記4與標(biāo)記11之間間隔一段圓弧長度B，該圓弧長度B是沿著具有直徑D的部件10的外圓周測得的，該圓弧長度對應(yīng)于α弧度的弧線，其中α＝2B/D。由此，標(biāo)記4和11相互偏移了角度α。
考慮到偏移量α，不得不重復(fù)步驟d)，使加工工具的起始位置軸向偏移一數(shù)值，C=P×α+Q2π]]>當(dāng)已經(jīng)重復(fù)該步驟時，重復(fù)步驟g)將通常顯示，如果Q＝0，則角度偏移量α等于0，或者大體上等于Q的絕對值。
然后，能使用這樣限定的起始點加工管狀部件，而不再需要步驟g)和h)。
可從圖2中看出，標(biāo)記11在靠近第二次加工出的螺紋單元處在部件10上延伸一個較短的長度。事實上，它是第二基本標(biāo)記。該第二基本標(biāo)記已經(jīng)被畫上，與未示出的第一基本標(biāo)記軸向?qū)R，第一基本標(biāo)記自身在步驟b)中已經(jīng)被畫在靠近第一次加工出的螺紋單元附近。實際上，直接在很長的管狀部件上畫出與在步驟e)和f)中使用的定向量規(guī)上的標(biāo)記對齊且延伸到第二螺紋單元的區(qū)域的定向標(biāo)記是不方便的。例如，為了確定第二基本標(biāo)記的位置，可使用以下程序?？墒褂冒俜直?dial gauge)來確定第一基本標(biāo)記劃過的管狀部件的圓周最高點的位置。使夾盤中的部件轉(zhuǎn)動，以使第一基本標(biāo)記面對百分表的尖端。保持該部件的方位，和前面一樣，必須被第二基本標(biāo)記劃過的管狀部件的圓周最高點的位置被確定，沿著百分表的尖端頂靠的母線畫出該標(biāo)記，由此該標(biāo)記與第一基本標(biāo)記軸向?qū)R。顯然，可以使用與同一母線的遠(yuǎn)點相關(guān)的任何其它適合方法，例如定位上部母線的氣泡水平儀或確定位于部件中間高度處母線的鉛垂線。百分表可被用來標(biāo)記圓周的最低點或如沿著部件的縱向軸線看過去的最左點或最右點。
本發(fā)明的管狀部件可以是
·長度很長的管道，在其一端設(shè)有陽螺紋單元，在其另一端設(shè)有陰螺紋單元；·長度很長的管道，在其兩端設(shè)有相同類型的螺紋單元，即都是陽螺紋或都是陰螺紋；·聯(lián)管節(jié)，其兩端都設(shè)有相同類型的螺紋單元，例如陰螺紋；·組件，由這樣的管道和這樣的聯(lián)管節(jié)形成。
本發(fā)明的管狀部件在其兩端分別設(shè)有螺紋單元和相應(yīng)的裝配止擋鄰接部，而且在其外圓周上具有定向標(biāo)記，該螺紋單元包括陽螺紋和陰螺紋，其特征在于，所述螺紋單元被加工成，以便當(dāng)其陽螺紋被裝配到相同的管狀部件的陰螺紋中，使相應(yīng)的止擋鄰接部形成相互支承接觸時，在兩個部件的定向標(biāo)記之間的角度偏移量不大于10°。這樣的螺紋單元的加工意味著相對于止擋鄰接部固定配置螺紋。
在垂直于螺紋軸線的平面中螺紋的橫截面是封閉曲線；距離該軸線的螺紋最小距離，對陽螺紋來說與螺紋根部的半徑相等，或者對陰螺紋來說與螺紋牙頂半徑相等。距離該軸線的螺紋最大距離，對陽螺紋來說與螺紋牙頂半徑相等，或者對陰螺紋來說與陰螺紋的螺紋根部半徑相等。當(dāng)陽螺紋被裝配到相配的陰螺紋中，在同一平面中螺紋的橫截面基本上一致。
圖3局部地示出以圖中左手側(cè)的橫截面表示的兩個相同管狀部件10-1和10-2。部件10-1包括在其一端的陽螺紋13-1和在其另一端的陰螺紋14-1，部件10-2的陽螺紋13-2被裝配到陰螺紋14-1中，直到分別與螺紋14-1和13-2相關(guān)的裝配止擋鄰接部16-1和15-2形成彼此支承接觸。然后，在部件10-1和10-2上分別畫出的定向標(biāo)記17-1和17-2彼此偏移圓周距離B，該圓周距離B對應(yīng)于角度偏移量α。
如上所述，在位于距離鄰接部16-1和15-2軸向距離L處的任意平面P2中螺紋14-1和13-2的橫截面基本上一致。由于兩個部件是相同的，平面P1中的螺紋13-1的橫截面相對于平面P2中的螺紋13-2的橫截面偏移，偏移的角度α與標(biāo)記17-2相對于標(biāo)記17-1的角度相同，平面P1位于離開與螺紋13-1相關(guān)的鄰接部15-1軸向距離L處，平面P1中的螺紋13-1的橫截面與平面P2中的螺紋13-2的橫截面類似。該角度偏移量α也為平面P1中的螺紋13-1的橫截面相對于螺紋14-1在平面P2中的橫截面的角度，螺紋14-1在平面P2中的橫截面與螺紋13-2的橫截面基本上一致。從而，為了使在標(biāo)記17-1和17-2之間的角度偏移量不大于10°，并由此使部件10-1符合本發(fā)明，在徑向平面P1和P2中的陽螺紋13-1和陰螺紋14-1的橫截面之間的角度偏移量必須不大于10°，徑向平面P1和P2位于分別離開與其相關(guān)的止擋鄰接部15-1和16-1相同的任意距離L處。
權(quán)利要求
1.一種制造管狀部件(10-1)的方法，該管狀部件在其兩端中的每一端處設(shè)有螺紋單元和裝配止擋鄰接部(15-1、15-2)，該螺紋單元包括陽螺紋(13-1)或陰螺紋(14-1)，該裝配止擋鄰接部能夠形成管狀部件的管柱的一部分，在該管柱中，通過將一個部件的一個螺紋單元的陽螺紋(13-2)裝配在另一個部件的一個螺紋單元的陰螺紋(14-1)中兩個相鄰部件(10-2、10-1)被相互組裝在一起，所述相應(yīng)的止擋鄰接部(15-2、16-1)發(fā)生相互支承接觸，該方法包括以下步驟a)將部件(10)安裝在車床的夾盤上；b)用車床在所述部件的一端處加工出第一螺紋單元；c)使車床夾盤中的部件旋轉(zhuǎn)；以及d)使用在程序控制下從給定位置相對于車床架被移動的加工工具，用車床在所述部件的另一端處加工出第二螺紋單元；其特征在于·在步驟b)和步驟c)之間e)將第一定向量規(guī)擰在第一螺紋單元上，該量規(guī)包括與第一螺紋單元的螺紋相匹配的螺紋和裝配止擋鄰接部，且在其外圓周上具有標(biāo)記，以使螺紋單元的止擋鄰接部和定向量規(guī)形成相互支承接觸；f)在所述部件的外圓周上畫出與定向量規(guī)上的標(biāo)記軸向?qū)R的定向標(biāo)記；·在步驟c)中，放置所述部件，以使該部件的定向標(biāo)記相對于夾盤定位在與步驟f)中相同的角向位置處?！ぴ诓襟Ed)中，在至少一個初步測試之后，限定所述工具的起始位置，在該初步測試中在步驟a)、b)、e)、f)、c)和d)之后是以下步驟g)使第二定向量(2)規(guī)擰在第二螺紋單元上，以使該螺紋單元的止擋鄰接部和定向量規(guī)形成相互支承接觸，該第二定向量規(guī)(2)包括與第二螺紋單元的螺紋相匹配的螺紋和裝配止擋鄰接部，且在其外圓周上具有標(biāo)記(4)；如果第一和第二螺紋單元的螺紋都是陽螺紋或都是陰螺紋，在步驟g)中使用的定向量規(guī)為第一定向量規(guī)，或者如果一個螺紋單元為陽螺紋而另一個螺紋單元為陰螺紋且當(dāng)?shù)谝缓偷诙ㄏ蛄恳?guī)被擰至鄰接時，步驟g)中使用的定向量規(guī)為與所述第一定向量規(guī)相匹配的類型并具有與第一定向量規(guī)的標(biāo)記軸向?qū)R的標(biāo)記；以及h)將所述部件上和所述定向量規(guī)上的標(biāo)記(11、4)之間的角度偏移量與預(yù)先限定的設(shè)定值Q相比較，加工工具的新起始位置被限定為相對于初始位置軸向偏移了一定量，該一定量隨任何存在的偏差值的方向和幅度的變化而確定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述加工工具的所述起始位置的軸向偏移包括一數(shù)值C=P×α+Q2π]]>P為螺距，α為以弧度值計量的所述偏差值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述數(shù)值C由下面的公式算出C=Pπ×(BD+Q2)]]>B為所述部件上的標(biāo)記和軸向半平面之間的直徑為D的所述部件的圓周表面所對的圓弧長度，該軸向半平面包含所述定向量規(guī)的標(biāo)記，所述圓弧具有弧度值α。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任意一項所述的方法，其中，所述部件的定向標(biāo)記包括第一基本標(biāo)記和第二基本標(biāo)記，該第一基本標(biāo)記畫在第一螺紋單元的區(qū)域中與定向量規(guī)的標(biāo)記軸向?qū)R，該第二基本標(biāo)記然后畫在第二螺紋單元的區(qū)域中與第一基本標(biāo)記的角向位置相同。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求其中之一所述的方法，其中，所述第一螺紋單元包括陽螺紋。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求其中之一所述的方法，其中，所述管狀部件包括長度很長的管道和短的聯(lián)管節(jié)，在所述長度很長的管道的每一端設(shè)有陽螺紋單元，在所述短的聯(lián)管節(jié)的每一端設(shè)有陰螺紋單元，陽螺紋單元被裝配到所述聯(lián)管節(jié)的陰螺紋單元中的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中的其中之一所述的方法，其中，所述管狀部件為長度很長的管道，在其一端設(shè)有陽螺紋單元，在其另一端設(shè)有陰螺紋單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中的其中之一所述的方法，其中，所述管狀部件的兩端設(shè)有相同類型的螺紋單元。
9.一種由管狀部件形成的管柱，所述管狀部件能根據(jù)以上權(quán)利要求其中之一所限定的方法而得到，其中，兩個相鄰的部件(10-2、10-1)是通過將一個部件的一個螺紋單元的陽螺紋(13-2)裝配到另一個部件的一個螺紋單元的陰螺紋(14-1)中而相互裝配在一起的，相應(yīng)的止擋鄰接部(15-2、16-1)形成彼此支承接觸，所述部件在其外圓周上具有各自的定向標(biāo)記，在兩個相鄰部件各自的定向標(biāo)記之間的角度偏移量不大于10°。
10.一種管狀部件(10-1)，在其兩端設(shè)有螺紋單元和各自的裝配止擋鄰接部(15-1、16-1)，該螺紋單元分別包括陽螺紋(13-1)和陰螺紋(14-1)，所述管狀部件可從權(quán)利要求1-8其中之一所限定的方法中得到，該管狀部件在其外圓周上具有定向標(biāo)記，其中，所述螺紋單元被加工成，通過使相應(yīng)的止擋鄰接部形成相互支承接觸而將所述陽螺紋裝配到相同的管狀部件的陰螺紋中時，在兩個部件的定向標(biāo)記之間的角度偏移量不大于10°。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的管狀部件，其中，在徑向平面(P1、P2)中的陽螺紋和陰螺紋(13-1、14-1)的橫截面之間的角度偏移量不大于10°，所述徑向平面(P1、P2)位于與其各自相關(guān)的鄰接部(15-1、16-1)相距相同的軸向距離(L)的位置處。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11其中之一所述的管柱和管狀部件，其中，所述角度偏移量不大于5°。
全文摘要
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在管狀部件(10)的兩端處連續(xù)加工出各自的螺紋單元之后，將第二定向量規(guī)擰在第二螺紋單元上，以檢查量規(guī)上的標(biāo)記(4)是否與定向標(biāo)記(11)對齊，在已經(jīng)加工出第一單元且已將第一定向量規(guī)擰在第一單元上與在該量規(guī)上的標(biāo)記軸向?qū)R之后，該定向標(biāo)記(11)被畫在該部件上。如果沒有與定向標(biāo)記(11)對齊，利用相應(yīng)地變化的參數(shù)重復(fù)對第二單元進(jìn)行加工。本發(fā)明可應(yīng)用在油氣井的鉆探和作業(yè)中。
文檔編號F16L15/00GK1863983SQ200480028686
公開日2006年11月15日 申請日期2004年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月1日
發(fā)明者J-L·庫隆, J-C·米克曼德 申請人:瓦盧萊克曼內(nèi)斯曼油氣法國公司