專利名稱：具有帶表面涂層的楔形螺紋的管狀接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此公開的實(shí)施例主要涉及具有楔形螺紋的螺紋接頭。更特別地，此處公開的實(shí)施例涉及其上施用改進(jìn)的表面涂層的楔形螺紋以及施用該改進(jìn)的表面涂層的方法。
背景技術(shù)：
套管接頭、襯套以及其他油田管經(jīng)常被用于鉆、完成以及生產(chǎn)井。例如，套管接頭可以設(shè)置在井眼中以穩(wěn)定和保護(hù)地層使其免受能破壞地層的高井眼壓力(例如，超過地層壓力的井眼壓力)。套管接頭是管(例如鋼鐵或鈦)的一部分，其可以通過螺紋連接，焊接或是任何本領(lǐng)域已知的連接機(jī)構(gòu)按頭尾相接的方式耦接起來。因此連接通常設(shè)計(jì)為使得至少一個(gè)密封形成在耦接的套管接頭內(nèi)部與在套管接頭的外壁和井眼的內(nèi)壁(即地層)間形成的環(huán)面之間。該密封可以是彈性體(如0形環(huán)密封)，螺紋密封，金屬對金屬密封，或者本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其他密封。應(yīng)理解，這里使用的一些詞語可以按照通常的理解方式來理解，特別是當(dāng)螺紋管狀接頭沿著其中心軸在垂直方向連接時(shí)，例如當(dāng)制作一串管來伸入井眼時(shí)。典型地，在公-母螺母管狀連接中，連接的公組件作為“銷釘”構(gòu)件而母組件作為“套管”構(gòu)件。如此處所使用的，“組裝”是指將銷釘元件匹配進(jìn)套管元件，并且通過扭矩和旋轉(zhuǎn)將構(gòu)件螺紋連接到一起。另外，詞語“選擇性組裝”是指將銷釘元件和套管元件通過所期望量的扭矩或者基于銷釘元件相對于套管元件的相對位置(軸向或圓周向)而螺紋連接到一起。另外，詞語“套管元件面”被理解為套管元件從螺紋朝向外的一端，而詞語“銷釘元件鼻”被理解為銷釘元件從螺紋的連接處朝向外的一端。這樣，在組裝連接時(shí)，銷釘元件的鼻伸入或插入并且穿過套管元件的面。根據(jù)螺紋的幾何構(gòu)型，詞語“負(fù)載齒面”是指螺紋背向各自的銷釘或套管元件的外端的側(cè)壁面，其上形成螺紋并且支撐懸于井眼中的下部管構(gòu)件的重量(例如拉伸負(fù)荷)。類似的，詞語“入扣齒面”是指螺紋朝向各自的銷釘或套管元件的外端的側(cè)壁面，并且支持將接頭朝向彼此壓縮的力，正如在組裝接頭的初期上部管構(gòu)件的重量，或者正如將下部管構(gòu)件向井眼底部推所施加的力(例如壓縮力)。一種在油田管道中經(jīng)常使用的螺紋連接是楔形螺紋。先根據(jù)圖IA和1B，現(xiàn)有技術(shù)的管連接100如圖所示具有楔形螺紋。如此處所使用的，“楔形螺紋”是螺紋，不管螺紋的具體形狀，其在與銷釘元件101和套管元件102相反的方向增加了寬度(即負(fù)載齒面225和226與入扣齒面232和231之間的軸向距離)。螺紋沿連接在寬度上的變化率由被稱為“楔形比”的變量決定。如此處所使用的，雖然“楔形比”不是技術(shù)意義上的比率，但其指入扣齒面導(dǎo)程和負(fù)載齒面導(dǎo)程之間的差異，這導(dǎo)致螺紋的寬度沿著連接變化。另外，如此處所使用的，螺紋“導(dǎo)程”指在連續(xù)螺紋上的一個(gè)螺紋的組件之間的差別距離。這樣，“入扣導(dǎo)程”是沿著連接的軸向長度連續(xù)螺紋螺距的入扣齒面之間的距離。在由授權(quán)給Mallis并轉(zhuǎn)讓給Hydril Company的美國專利No. 6，206，436中提供了對楔形比的詳細(xì)討論,在此引用其全文作為參考。另外，楔形螺紋還在授權(quán)于Blose的美國專利No. RE 30，647，授權(quán)于Reeves的美國專利No. RE 34，467，授權(quán)于Ortloff的美國專利No. 4，703, 954，授權(quán)于Mott的美國專利No. 5，454，605中廣泛公開，這些專利均轉(zhuǎn)讓給Hydril Co.，在此全部引用其全文作為參考。仍以圖IA和IB為例，在楔形螺紋耦合中的銷釘元件螺紋牙頂222朝向銷釘元件101的遠(yuǎn)端108是狹窄的，而套管元件的螺紋牙頂291則朝向遠(yuǎn)端是寬的。沿著軸105移動(dòng)(從右至左)，隨著接近套管元件102的遠(yuǎn)端110，銷釘元件螺紋牙頂222變寬而套管元件螺紋牙頂291變窄。正如圖IA中所述，該螺紋是錐形的，這意味著銷釘元件螺紋106的直徑從起點(diǎn)到端點(diǎn)增加，而內(nèi)螺紋107的直徑以一種互補(bǔ)的方式減小。具有螺紋錐可以增加將銷釘元件101插入套管元件102內(nèi)的能力，并且將應(yīng)力分配到整個(gè)連接上。一般來說，非楔形(例如自由行程)螺紋難于達(dá)到螺紋密封。然而，在自由行程配置的無法形成楔形螺紋的螺紋形狀當(dāng)使用了楔形螺紋配置時(shí)可以形成螺紋密封。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)能理解，由于楔形螺紋對螺紋形狀不要求任何特殊類型或幾何構(gòu)型，因此可以使用多種螺紋形狀。一種適合的螺紋形狀是半燕尾形螺紋形狀，其公開于授權(quán)給Klementich的美國專利No. 5，360，239中，在此引用其全文作為參考。另一種螺紋形狀包括多面負(fù)載齒 面或入扣齒面，如在授權(quán)給Church的美國專利No. 6，722，706中被公開，在此引用其全文作為參考。上述螺紋形狀均被認(rèn)為是“陷阱形”螺紋形狀，意味著至少相應(yīng)的負(fù)載齒面和/或相應(yīng)的入扣齒面的一部分軸向重疊。還是以圖IA和IB為例，在楔形螺紋中，螺紋密封可以通過由在銷釘元件負(fù)載齒面226和套管元件負(fù)載齒面225之間以及銷釘元件入扣齒面232和套管元件入扣齒面231之間的連接100的至少一部分上組裝發(fā)生的過盈所產(chǎn)生的接觸壓力而實(shí)現(xiàn)。當(dāng)發(fā)生接近到這種齒面過盈時(shí)，齒根292和221以及牙頂222和291之間的緊密鄰接或過盈完成了螺紋密封。一般而言，可以通過增加在銷釘元件101和套管元件102上的齒根和牙頂之間的過盈(齒根/牙頂過盈)，或者通過增加前述的齒面過盈而容許更高的壓力。雖然各種存在的楔形螺紋連接具有限位扭矩臺(tái)肩(如前述參考的Klementich)，楔形螺紋一般不具有扭矩臺(tái)肩，因此它們的組裝是“非確定的”，因此，對于給定施加的扭矩范圍在組裝過程中銷釘元件和套管元件的相對位置要比具有限位扭矩臺(tái)肩的連接具有更多變化。對于設(shè)計(jì)為在選擇性組裝時(shí)具有齒面過盈以及齒根/牙頂過盈的楔形螺紋而言，這種連接是這樣設(shè)計(jì)的，從而當(dāng)連接被組裝時(shí)，齒面過盈和齒根/牙頂過盈增加(即，增加扭矩則增加齒面過盈和齒根/牙頂過盈)。對于具有齒根/牙頂間隙的圓錐形楔形螺紋而言，當(dāng)連接被組裝時(shí)，間隙減小。不管楔形螺紋的設(shè)計(jì)如何，在組裝時(shí)相對應(yīng)的齒面相互之間越來越靠近(例如，間隙減小或者過盈增大)。非確定的組裝允許通過增加在連接上的組裝扭矩來增加齒面過盈和齒根/牙頂過盈。這樣，楔形螺紋可以通過設(shè)計(jì)具有更多齒面過盈和/或齒根/牙頂過盈的連接或通過增加在連接上的組裝扭矩而螺紋密封更高壓力的氣體和/或液體。然而，增加過盈和組裝扭矩會(huì)增加在組裝時(shí)連接上的應(yīng)力，而這可能導(dǎo)致連接的過早損壞。另外,如圖所示,連接100包括由相對應(yīng)的分別位于銷釘元件101和套管元件102上的密封表面103和104之間的接觸形成的金屬對金屬密封112。金屬對金屬密封112為螺紋連接100提供了額外的密封完整性措施(即當(dāng)楔形螺紋密封不足時(shí))，并且其當(dāng)連接100被用于容納高壓氣體時(shí)特別有用。金屬對金屬密封112示出為位于靠近銷釘元件102的遠(yuǎn)端108處，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)能理解，所述金屬對金屬密封112可以位于沿著連接100的長度的任何位置，包括但不限于靠近套管元件102的遠(yuǎn)端110的地方。在一些例子中，出于各種原因，一種或多種“干的”表面涂層被施用到連接的螺紋表面，例如從而改進(jìn)螺紋連接的密封性能，抵抗螺紋的擦傷，并且提供抗腐蝕性。這種表面涂層具有干的特征是由于其永久地粘在螺紋形狀上，而不是像流動(dòng)涂料型潤滑劑那樣使用。例如，被轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人的美國公開No. 2009/0033087公開了具有自由行程螺紋的螺紋接頭以及多層施用的表面涂層。然而，由于其螺紋形狀本身的復(fù)雜和高公差的密封特征，楔形螺紋對表面涂層提出新的困難。因此，有必要為楔形螺紋表面提供干的表面涂層，從而展示出目前施用于自由行程螺紋的表面涂層的有益特性。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，此處公開的實(shí)施例涉及一種用于管的包含銷釘元件和套管元件的螺紋接頭，所述銷釘元件具有與所述套管元件的內(nèi)螺紋相對應(yīng)匹配的外螺紋，該內(nèi)和外螺紋的螺紋形狀具有基本上為燕尾形的輪廓并具有入扣齒面和負(fù)載齒面以及平的齒根和牙頂，其中，該套管元件上的內(nèi)螺紋在一個(gè)方向上寬度增加，而該銷釘元件上的外螺紋在另一個(gè)方 向上寬度增加，因此該螺紋的齒根，牙頂以及齒面一起移動(dòng)并形成密封，該密封能抵抗流體在密封之間的流動(dòng)。該螺紋接頭進(jìn)一步包括施用于內(nèi)外螺紋的特定區(qū)域的含氟聚合物基涂層，并且在內(nèi)外螺紋上缺少含氟聚合物基涂層的區(qū)域配置樹脂涂層，其中該含氟聚合物基涂層和該樹脂涂層被配置為在內(nèi)外螺紋的整個(gè)表面形成具有基本均勻厚度的涂層。另一方面，此處公開的實(shí)施例涉及一種改進(jìn)管接頭的螺紋表面的方法，該方法包括提供具有外部楔形螺紋的銷釘元件，和具有配置為與所述銷釘元件的外部楔形螺紋相對應(yīng)匹配的內(nèi)部楔形螺紋的套管元件，對內(nèi)部和外部楔形螺紋的整個(gè)表面進(jìn)行表面處理，在內(nèi)部和外部楔形螺紋的特定區(qū)域施用含氟聚合物基涂層，在含氟聚合物基涂層后，將樹脂涂層施用到內(nèi)和外螺紋的整體螺紋表面，其中該樹脂涂層被配置為粘合到?jīng)]有含氟聚合物基涂層的區(qū)域。本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述以及所附的權(quán)利要求中變得明晰。


圖IA和IB是現(xiàn)有技術(shù)中具有楔形螺紋的管狀連接的截面圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明公開的實(shí)施例的具有螺紋表面涂層的楔形螺紋的截面圖。
具體實(shí)施例方式一方面，此處公開的實(shí)施例涉及施用到楔形螺紋的表面涂層并且涉及將表面涂層施用到楔形螺紋的相關(guān)方法。根據(jù)圖2，展示了根據(jù)本發(fā)明公開的實(shí)施例的具有表面涂層300的楔形螺紋形狀的橫截面圖。表面涂層300包括第一涂層310和第二涂層312，它們一起在整個(gè)螺紋形狀的表面形成了一層均勻的表面涂料層300。雖然圖2描述的是施用到銷釘元件的螺紋的表面涂層300，但應(yīng)當(dāng)能理解所述表面涂層300可以同時(shí)施用到銷釘元件和套管元件的螺紋上，或者僅是銷釘元件的螺紋或僅是套管元件的螺紋。在某些實(shí)施例中，所述表面涂層300可以施用到套管元件上，而另一種抗腐蝕涂層和/或潤滑劑被施用于銷釘元件。在此處公開的實(shí)施例中，可以要求施用多涂層來最終完成作為單個(gè)均勻的涂層完全覆蓋整個(gè)螺紋表面的涂料層的表面涂層300。根據(jù)此處公開的實(shí)施例的一種施用方法可以如下進(jìn)行。開始時(shí)，可以對整個(gè)螺紋表面進(jìn)行表面預(yù)處理(即化學(xué)或機(jī)械表面處理)(在圖2中未示出)，以為隨后的涂層準(zhǔn)備好螺紋表面。化學(xué)處理可以是用于螺紋表面的預(yù)備性的涂層并且可以不具有任何實(shí)質(zhì)性的厚度。所述化學(xué)涂層可以包括但不限于磷酸鹽涂層，草酸鹽涂層和硼酸鹽涂層?；瘜W(xué)涂層在螺紋表面形成一個(gè)基礎(chǔ)，從而促進(jìn)隨后的涂層與螺紋表面的最大粘合，并且防止螺紋表面的磨損和腐蝕。例如，在施用化學(xué)涂層后，螺紋表面的表面光潔度或粗糙度可以被要求在某個(gè)范圍內(nèi)，從而允許隨后的涂層與螺紋表面能適當(dāng)?shù)卣澈?。機(jī)械處理可以包括噴砂或者其他研磨處理。在某些實(shí)施例中，平均表面粗糙度(Ra)可以在大約2. 0微米到6. 0微米這一范圍內(nèi)。在其他實(shí)施例中，平均表面粗糙度(Ra)在大約2. 0微米到4. 0微米這一范圍內(nèi)。表面處理后，第一涂層310可以被施用到螺紋表面。第一涂層310可以與溶劑一起施用，溶劑可以將混合物的粘度降低到可施用的粘度(即稀釋混合物從而其能更輕松地 施用到螺紋表面)。能在涂料混合物中使用的典型有機(jī)溶劑包括但不限于2-甲氧基-I甲基-乙酸乙酯，二甲苯，丙酮，四氫呋喃，甲基乙基酮，乙基乙酸，丙基乙酸，丁基乙酸，異丁基乙酸，甲基異丁基酮，甲基戊基乙酸，二異丁基酮，乙烯乙二醇單甲基醚乙酸，乙烯乙二醇單甲基醚，以及上述的混合。在對螺紋表面施用第一涂層310后，這些溶劑典型地從混合物中蒸發(fā)掉，只留下第一涂層310作為在螺紋表面的涂層。第一涂層310基本上可以被施用于螺紋表面的特定區(qū)域，即螺紋牙頂表面304和螺紋齒根表面302的基本上中央?yún)^(qū)域302A。由于第一涂層310的施用方法以及楔形螺紋結(jié)構(gòu)所施加的限制，第一涂層310可以僅被施用于螺紋齒根表面302的基本上中央?yún)^(qū)域302A。第一涂層310基本上可以沿螺紋的徑向方向施用(例如沿與中央軸305基本垂直的方向)。采用徑向方向是由于其能在齒根表面產(chǎn)生更均勻的分布，從而能要求更少的后續(xù)涂層的步驟。由于這種特殊的施用方法，螺紋形狀的結(jié)構(gòu)會(huì)對第一涂層310可能施用到的螺紋形狀的區(qū)域形成限制。正如前所述，在某些實(shí)施例中，楔形螺紋可以是陷阱形的或燕尾狀的螺紋形狀。正如圖2中所示，燕尾形螺紋形狀在接近螺紋齒根302處具有較小的軸向?qū)挾?，而在接近螺紋牙頂304處具有較大的軸向?qū)挾?。這樣，螺紋齒根302的一部分或區(qū)域是被臨近的螺紋牙頂304重疊或覆蓋的。螺紋齒根302的基本上中央?yún)^(qū)域在圖2中用302A表示，而重疊的區(qū)域用302B表示。因此，第一涂層310可能僅被施用到螺紋齒根302的基本上中央?yún)^(qū)域302A，而被施用到螺紋牙頂304的整個(gè)表面。第一涂層310可以具有實(shí)質(zhì)上低摩擦和低表面張力特性(即，隨后的涂層不能輕易地粘到第一涂層上)。根據(jù)此處公開的實(shí)施例，低摩擦值可以小于約0.08。在其他實(shí)施例中，低摩擦值可以小于約0.04。第一涂層310的低表面張力特性對施用第二涂層是有益處的，這在下面進(jìn)行描述。在第一涂層310之后，第二涂層312可以通過傾倒，噴涂或刷的方式施用到螺紋的整個(gè)表面。然而，由于第一涂層的低表面張力特性，第二涂層312被第一涂層310排斥，并移動(dòng)到螺紋形狀的未涂層的區(qū)域。由于涂層之間不同的表面能，第二涂層312可以被第一涂層310排斥，第二涂層的表面能可以比第一涂層的表面能高。在某些實(shí)施例中，第二涂層可能具有至少兩倍于第一涂層的表面能。根據(jù)在此公開的實(shí)施例，低的表面能值可以小于約50dynes/cm。在其他實(shí)施例中，低的表面能值可以小于約20dynes/cm。施用第一涂層310之后，螺紋形狀未涂層的區(qū)域一般可以包括螺紋齒面306(包括入扣齒面和負(fù)載齒面)以及螺紋齒根302的最外面的區(qū)域302B (軸向)，其從中央?yún)^(qū)域302A開始，并向在螺紋形狀上的從螺紋齒根302到螺紋齒面306的過渡303延伸。施用第二涂層312之后，單一而均勻的表面涂層300 (即，恒定厚度的涂層)出現(xiàn)于連接處的螺紋表面。必要時(shí)，表面涂層300可以通過熱處理進(jìn)行固化。在某些實(shí)施例中，可以進(jìn)行涂敷后的熱處理，根據(jù)涂層，熱處理溫度可達(dá)到約150攝氏度或者更高。在一個(gè)示例中，第一涂層310可以是含氟聚合物基涂層。該含氟聚合物基涂層可以包括分散于熱固性樹脂，如環(huán)氧樹脂中的含氟聚合物固體(例如粉末)。該環(huán)氧樹脂可以由環(huán)氧化合物(例如傳統(tǒng)的縮水甘油環(huán)氧樹脂，包括但不限于雙酚A的二環(huán)氧甘油醚以及酚醛環(huán)氧樹脂，以及任何本領(lǐng)域已知的其他環(huán)氧樹脂)和固化劑形成，這是本領(lǐng)域所已知的。該含氟聚合物基涂層可以包括反應(yīng)性環(huán)氧樹脂，其能與固化劑反應(yīng)而形成具有含氟聚 合物分散其中的熱固性網(wǎng)絡(luò)。該熱固性樹脂可以作為未反應(yīng)的但在施用時(shí)能固化的具反應(yīng)活性的樹脂被輸送到(例如施用于)所需要的螺紋表面。含氟聚合物固體可以以特定的比例分散于環(huán)氧樹脂內(nèi)，從而展現(xiàn)出第一涂層所需的性質(zhì)(例如，密封性，抗磨損性，抗腐蝕性，耐久性等等)。在某些實(shí)施例中，含氟聚合物固體可以占20-40%wt，而環(huán)氧樹脂可以占40-60%wt。另外，二氧化鈦可以出現(xiàn)在混合物中，并且占5-15%wt。在此處公開的實(shí)施例中，第一涂層310的厚度可在約10-40微米的范圍內(nèi)變化。在某些實(shí)施例中，所述含氟聚合物粉末可以是聚四氟乙烯(PTFE)。其他示例中被用于此處公開的實(shí)施例中的含氟聚合物包括但不限于，聚四氟乙烯烷氧基樹脂(PFA)，氟化乙烯丙烯(FEP),乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE),聚氟乙烯(PVF),乙烯三氟氯乙烯共聚物(ECTFE )，聚偏氟乙烯(PVDF)，聚三氟氯乙烯(PCTFE )，以及全氟聚醚(PFPE )。第二涂層312可以是聚合物樹脂，其被施用于覆蓋未被覆蓋的螺紋表面，或者未被第一涂層310覆蓋的表面。第二涂層312在施用于螺紋表面后可以具有彈性的特性。該聚合物樹脂的作用是填充由第一涂層產(chǎn)生的間隙。由于該材料在其每次安裝卸載后會(huì)恢復(fù)其形狀而完整保持其密封性能，因此該彈性特性是有益的。能用做第二涂層的樹脂類型包括但不限于，環(huán)氧樹脂，聚酯以及酯型環(huán)氧樹脂。在此處公開的實(shí)施例中，第二涂層312的厚度可以在大約10-40微米的范圍變化。由于第一涂層310的低摩擦和低表面張力特性，第二涂層312或樹脂可以選擇性地分布于螺紋表面沒有第一涂層310的區(qū)域。換言之，第一涂層310的低摩擦特性能促使(例如，通過排斥)第二涂層312移動(dòng)到螺紋表面沒有第一涂層310的區(qū)域。這樣，第一涂層310和第二涂層312通過占據(jù)其各自單獨(dú)的區(qū)域而在整個(gè)螺紋表面形成了單一而均勻的涂層300，這將在下面進(jìn)行詳述。在可選實(shí)施例中，在實(shí)施涂層之前先在螺紋表面形成鍍銅層。在某些實(shí)施例中，表面處理可以使平均表面粗糙度(Ra)限制在大約2. 0微米到6. 0微米的范圍。在其他實(shí)施例中，平均表面粗糙度在大約2. 0到4. 0微米之間。抗腐蝕合金可以具有更高的鉻含量以承受更具惡劣的或極端的井下環(huán)境。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能理解抗腐蝕合金的選擇。有利的，本發(fā)明公開的實(shí)施例提供了一種具有改進(jìn)了的抗磨損和咬粘抵抗特性的螺紋表面涂層，其使具有這種涂層的螺紋連接能經(jīng)受多次組裝和斷開。增加了在多次組裝和斷開的情況下螺紋連接的壽命，這將減少替換用壞的或損毀的螺紋連接的費(fèi)用。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，具有根據(jù)此處公開的實(shí)施例進(jìn)行表面處理的楔形螺紋連接已經(jīng)在扭矩值在大約9500-20000ft-lbs之間進(jìn)行組裝，在任意連續(xù)的組裝和斷開時(shí)均沒有發(fā)生螺紋或密封表面的磨損。另外，此處公開的實(shí)施例中的表面涂層還可以通過消除在組裝時(shí)金屬與金屬的接觸而為螺紋連接提供潤滑特性。另外，該表面涂層可以改進(jìn)螺紋連接的密封性能。另外，該表面涂層可以提供更好的抗腐蝕性，從而增加了螺紋連接的可使用壽命。螺紋連接能保持服務(wù)狀態(tài)時(shí)間越長則維護(hù)和設(shè)備更換的費(fèi)用就會(huì)降低。最后，該表面涂層是環(huán)保的，并且不包含潛在的污染元素。雖然在本公開中僅通過有限的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，根據(jù)本公開的啟發(fā)，將能創(chuàng)造出不偏離此處公開的范圍的其他實(shí)施例。因此，本發(fā)明的 保護(hù)范圍僅由所附權(quán)利要求進(jìn)行限制。
權(quán)利要求
1.一種用于管的螺紋接頭，包括 銷釘元件和套管元件，該銷釘元件具有與該套管元件的內(nèi)螺紋相對應(yīng)匹配的外螺紋； 內(nèi)螺紋和外螺紋的螺紋形狀大體上具有燕尾狀形狀并且具有入扣齒面和負(fù)載齒面和平的齒根和牙頂； 其中內(nèi)螺紋在該套管一個(gè)方向上寬度增加而外螺紋在該銷釘另一個(gè)方向上寬度增加，因此該螺紋的齒根、牙頂和齒面一起移動(dòng)，從而形成密封，該密封能抵抗在密封之間的流體流動(dòng)； 施用至該內(nèi)螺紋和外螺紋的特定區(qū)域的含氟聚合物基涂層；以及 配置于外螺紋和內(nèi)螺紋不含氟聚合物基涂層的區(qū)域中的樹脂涂層； 其中該含氟聚合物基涂層和樹脂涂層配置為在內(nèi)螺紋和外螺紋的整個(gè)表面形成一層基本上厚度均勻的涂層。
2.如權(quán)利要求I中所述的螺紋接頭，其特征在于，所述含氟聚合物基涂層被施用于內(nèi)螺紋和外螺紋的螺紋牙頂以及螺紋齒根基本上中央?yún)^(qū)域。
3.如權(quán)利要求I中所述的螺紋接頭，其特征在于，所述含氟聚合物基涂層包含約20-40%wt的聚四氟乙烯和約40-60%wt的環(huán)氧樹脂的混合物。
4.如權(quán)利要求I中所述的螺紋接頭，其特征在于，在施用含氟聚合物基涂層之前將化學(xué)涂層施用到內(nèi)螺紋和外螺紋的整個(gè)表面。
5.如權(quán)利要求4中所述的螺紋接頭，其特征在于，所述化學(xué)涂層選自磷酸鹽涂層，草酸鹽涂層和硼酸鹽涂層。
6.如權(quán)利要求I中所述的螺紋接頭，其特征在于，在施用含氟聚合物基涂層之前對內(nèi)螺紋和外螺紋的整個(gè)表面進(jìn)行機(jī)械表面處理。
7.如權(quán)利要求I中所述的螺紋接頭，其特征在于，所述含氟聚合物基涂層包括在約10到約40微米范圍內(nèi)的徑向厚度。
8.如權(quán)利要求I中所述的螺紋接頭，其特征在于，所述樹脂涂層包括在約10到約40微米范圍內(nèi)的厚度。
9.如權(quán)利要求I中所述的螺紋接頭，其特征在于，所述含氟聚合物基涂層包括聚四氟乙烯。
10.如權(quán)利要求I中所述的螺紋接頭，其特征在于，所述樹脂涂層不粘到含氟聚合物基涂層上。
11.一種改進(jìn)管接頭的螺紋表面的方法，所述方法包括 提供具有外部楔形螺紋的銷釘元件，和具有與銷釘元件的外部楔形螺紋相對應(yīng)匹配的內(nèi)部楔形螺紋的套管元件； 對內(nèi)部楔形螺紋和外部楔形螺紋的整個(gè)表面進(jìn)行表面處理； 對內(nèi)部楔形螺紋和外部楔形螺紋的特定區(qū)域施用含氟聚合物基涂層；以及 在施用含氟聚合物基涂層之后，對內(nèi)螺紋和外螺紋的整個(gè)螺紋表面施用樹脂涂層，其中所述樹脂涂層被配置于粘到?jīng)]有含氟聚合物基涂層的區(qū)域。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述表面處理包括施用選自磷酸鹽涂層，草酸鹽涂層以及硼酸鹽涂層的化學(xué)處理。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述表面處理包括施用機(jī)械處理。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括在內(nèi)螺紋和外螺紋的螺紋牙頂和螺紋齒根的基本上中央?yún)^(qū)域施用含氟聚合物基涂層。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括在具有含氟聚合物基涂層和樹脂涂層的內(nèi)螺紋和外螺紋的整個(gè)表面上形成單一而均勻的層。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括在施用含氟聚合物基涂層之前為內(nèi)螺紋和外螺紋提供在約2微米到6微米范圍內(nèi)的表面粗糙度。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括在施用至內(nèi)螺紋和外螺紋之后通過加熱固化樹脂涂層。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括提供具有含氟聚合物基涂料的溶劑混合物，以施用含氟聚合物基涂層。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述溶劑包括2-甲氧基-I-甲基-乙酸乙酯和二甲苯。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，存在于混合物中的所述含氟聚合物基涂層在20-40%wt范圍之內(nèi)，而存在的溶劑在60-70%wt范圍之內(nèi)。
21.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述樹脂涂層不粘到含氟聚合物基涂層上。
全文摘要
一種用于管的包含銷釘元件(101)和套管元件(102)的螺紋接頭，所述銷釘元件具有與所述套管元件的內(nèi)螺紋(107)相對應(yīng)匹配的外螺紋(106)，該內(nèi)和外螺紋的螺紋形狀具有基本上為燕尾形的輪廓并具有入扣齒面(231，232)和負(fù)載齒面(225，226)以及平的齒根和牙頂(222，291)，其中，該套管元件上的內(nèi)螺紋在一個(gè)方向上寬度增加，而該銷釘元件上的外螺紋在另一個(gè)方向上寬度增加，因此該螺紋的齒根，牙頂以及齒面一起移動(dòng)并形成密封(112)，該密封能抵抗在密封之間的流體流動(dòng)。該螺紋接頭進(jìn)一步包括施用于內(nèi)外螺紋的特定區(qū)域的含氟聚合物基涂層(310)，并且在內(nèi)外螺紋上缺少含氟聚合物基涂層的區(qū)域配置樹脂涂層(312)，其中該含氟聚合物基涂層和該樹脂涂層被配置為在內(nèi)外螺紋的整個(gè)表面形成具有基本均勻厚度的涂層。
文檔編號(hào)F16L15/00GK102770698SQ201080056281
公開日2012年11月7日 申請日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月9日
發(fā)明者A·J·努涅斯 申請人:特納瑞斯連接有限責(zé)任公司