專(zhuān)利名稱(chēng)：進(jìn)階楔形螺紋連接及相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文中公開(kāi)的實(shí)施方式通常涉及螺紋連接。更特別地，本文中公開(kāi)的實(shí)施方式涉及兩級(jí)進(jìn)階楔形螺紋連接及相關(guān)構(gòu)成方法。
背景技術(shù)：
套管接頭、襯管、鉆管和鉆鋌(統(tǒng)稱(chēng)為“管材”)常常應(yīng)用于井的鉆挖、加工和生產(chǎn)。例如套管接頭，其可以安置在井筒上以穩(wěn)定一種構(gòu)造，以保護(hù)一種構(gòu)造抵抗升高的井筒壓力(例如超過(guò)構(gòu)造壓力的井筒壓力)等。套管接頭可以通過(guò)螺紋連接、焊接連接和其他的在現(xiàn)有技術(shù)中已知的連接以首尾相連的方式連接。連接可以這樣設(shè)計(jì)，因此在連接的套管接頭的內(nèi)部之間形成密封，并且在套管接頭的外壁和井筒的壁之間形成環(huán)形空間。該密封可能是，例如彈性體密封(例如O型環(huán)密封)，靠近該連接形成的金屬對(duì)金屬的密封或者在現(xiàn)有技術(shù)中已知的類(lèi)似的密封。在一些連接中，密封形成在內(nèi)部和外部螺紋之間。具有該特征的連接據(jù)稱(chēng)帶有“螺紋密封”。在本文中使用的“螺紋密封”指的是形成在套管元件的內(nèi)螺紋和銷(xiāo)釘元件的外螺紋的至少一部分之間的密封。應(yīng)當(dāng)理解的是，本文中使用的一些術(shù)語(yǔ)是利用它們按照慣例的理解，例如當(dāng)裝配從高處放入到井孔(well bore)的管道支線時(shí),其中管接頭沿著管形構(gòu)件的中心軸在豎直位置連接。這樣，術(shù)語(yǔ)“載荷齒面(load flank)”表示一種螺紋側(cè)壁表面，所述表面遠(yuǎn)離形成有螺紋的分別的銷(xiāo)釘或套管元件的外部端，并且所述表面支撐懸垂在井孔中的下部管形構(gòu)件的重量(即拉力載荷)。術(shù)語(yǔ)“入扣齒面”表示一種螺紋側(cè)壁表面，所述表面朝向分別的銷(xiāo)釘或套管元件的外部端，并且該表面支撐擠壓以使得接頭彼此相對(duì)的力，例如在接頭最初組裝的過(guò)程中上部管形構(gòu)件的重量，或者例如施加來(lái)推動(dòng)下部管形構(gòu)件抵靠鉆孔的底部的力(即擠壓力)。術(shù)語(yǔ)套管的“面部”是從套管的螺紋朝向外的套管元件的端部，術(shù)語(yǔ)銷(xiāo)釘?shù)摹氨遣俊笔菑倪B接的螺紋朝向外的銷(xiāo)釘元件的端部。在連接的組裝上，銷(xiāo)釘?shù)谋遣靠廴氩⒔?jīng)過(guò)套管的面部。一般用于形成螺紋密封的一種螺紋是楔形纖維。在圖1A和圖1B中，顯示了帶有楔形螺紋的連接100。“楔形螺紋”的特點(diǎn)在于在銷(xiāo)釘元件101和套管元件102上的相反的方向，螺紋的寬度(即在載荷齒面125及126和入扣齒面132及131之間的軸向間距)增加。楔形螺紋已經(jīng)被廣泛地公開(kāi)了，例如頒發(fā)給Blose的美國(guó)專(zhuān)利編號(hào)RE30，647，頒發(fā)給Reeves的美國(guó)專(zhuān)利編號(hào)RE34，467，頒發(fā)給Ortloff的美國(guó)專(zhuān)利編號(hào)4，703，954和頒發(fā)給Mott的美國(guó)專(zhuān)利編號(hào)5，454，605，這些已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并通過(guò)引用并入本文中。在銷(xiāo)釘元件101上，朝向銷(xiāo)釘元件101的遠(yuǎn)末端，銷(xiāo)釘螺紋頂部122變窄，而套管螺紋頂部191變寬。沿著軸線105 (從右到左)移動(dòng)，銷(xiāo)釘螺紋頂部122變寬，而套管螺紋頂部191變窄。螺紋沿著該連接在寬度上的變化率由通常所說(shuō)的可變的“楔形率”限定。在本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“楔形率”，不過(guò)在技術(shù)上不是比例，指的是入扣齒面導(dǎo)程(lead)和載荷齒面導(dǎo)程之間的差值，其促使螺紋的寬度沿著連接變化。此外，在本文中使用的螺紋“導(dǎo)程”指的是在連續(xù)的螺紋上的螺紋組件之間的差別距離。同樣地，“扣入導(dǎo)程”是沿著連接的軸向長(zhǎng)度在連續(xù)的螺距的入扣齒面之間的距離。在圖1A和圖1B中，螺紋表面是錐形的，意味著銷(xiāo)釘螺紋106從頭至尾直徑增大，而套管螺紋107以互補(bǔ)的方式直徑減小。帶有的錐形螺紋改進(jìn)了這樣的能力，即將銷(xiāo)釘元件101扣入到套管元件102中，并且在連接中分配了壓力。對(duì)于楔形螺紋，螺紋密封伴隨有接觸壓力，該接觸壓力是由于在銷(xiāo)釘載荷齒面126和套管載荷齒面125之間以及銷(xiāo)釘入扣齒面132和套管入扣齒面131之間的至少一部分連接的過(guò)盈導(dǎo)致的，過(guò)盈在連接裝配時(shí)產(chǎn)生。當(dāng)螺紋密封出現(xiàn)在齒面過(guò)盈出現(xiàn)位置的至少一部分之上時(shí)，在根部192及121和頂部122及191之間的封閉鄰近(close proximity)或過(guò)盈完成螺紋密封。在銷(xiāo)釘元件101和套管元件102上的根部和頂部之間增加的過(guò)盈(“根部/頂部過(guò)盈”)以及通過(guò)增加的齒面過(guò)盈可能包含有高壓。該特別的連接也包括金屬之間的密封，即通過(guò)分別位于銷(xiāo)釘元件101和套管元件102的相應(yīng)的密封面103和104之間的接觸實(shí)現(xiàn)。楔形螺紋通常在連接上不帶有限位擋塊力矩臺(tái)肩，其性質(zhì)為構(gòu)成的“不確定性”，并且由此，對(duì)于施加的給定的力矩范圍，與帶有限位擋塊力矩臺(tái)肩的連接相比，連接銷(xiāo)釘元件和套管元件的相對(duì)位置變化更大。作為本文中的應(yīng)用，“組裝”指的是銷(xiāo)釘元件和套管元件螺紋連接在一起。最終的構(gòu)造指的是銷(xiāo)釘元件和套管元件螺紋連接在一起直到達(dá)到期望的力矩值，或者基于銷(xiāo)釘元件和套管元件的(軸向的或周向的)相對(duì)位置。對(duì)于這樣的楔形螺紋，其設(shè)計(jì)的是在選擇的構(gòu)造中具有齒面過(guò)盈和根部/頂部過(guò)盈兩者，齒面過(guò)盈和根部/頂部過(guò)盈兩者在連接得到構(gòu)造時(shí)增加(即力矩中的增大增加的齒面過(guò)盈和根部/頂部過(guò)盈)。對(duì)于設(shè)計(jì)為具有根部/頂部間隙的楔形螺紋，當(dāng)連接得到構(gòu)造時(shí)，間隙減小。不管楔形螺紋如何設(shè)計(jì)，相應(yīng)的齒面和相應(yīng)的根部和頂部在構(gòu)造過(guò)程中彼此更靠近一些(即間隙減小或過(guò)盈減小)。不確定的構(gòu)造允許在連接上通過(guò)增加力矩來(lái)增大齒面過(guò)盈和根部/頂部過(guò)盈。這樣，楔形螺紋或許能通過(guò)設(shè)計(jì)使得連接具有更多的齒面過(guò)盈和/或根部/頂部過(guò)盈或者通過(guò)增大在連接上的力矩來(lái)螺紋密封更高壓的氣體和/或液體；然而，這在構(gòu)造過(guò)程中也增加了在連接上的應(yīng)力，可能在使用時(shí)導(dǎo)致故障。在構(gòu)造之前，一般在螺紋連接的表面施加通常稱(chēng)為“管具涂料”的流體接縫化合物，以改進(jìn)螺紋密封和在連接的構(gòu)造過(guò)程中提供潤(rùn)滑。例如，管具涂料的基底(例如油脂)可以幫助楔形螺紋連接以獲得其載荷齒面和入扣齒面之間的螺紋密封，例如在頒發(fā)給Reeves的美國(guó)專(zhuān)利編號(hào)RE34，467中所公開(kāi)的。此外，管具涂料可以包含金屬粒子添加劑，例如銅，以保護(hù)銷(xiāo)釘和套管元件的螺紋，避免在構(gòu)造和脫離過(guò)程中摩擦磨蝕。當(dāng)楔形螺紋連接構(gòu)造時(shí)，過(guò)量的管具涂料可能被截留(而不是擠出)在嚙合的銷(xiāo)釘和套管螺紋之間，這可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的升高的力矩讀數(shù)(導(dǎo)致不能完全構(gòu)造或“變位(stand-off)”)，或者在一些情況下，損害連接。由于管具涂料沒(méi)有充分排空而導(dǎo)致的管變位對(duì)于楔形螺紋連接的結(jié)構(gòu)完整性是有害的。因?yàn)樵谑褂脮r(shí)，建立的壓力可能被釋放，連接存在使用過(guò)程中意外地回退的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在楔形螺紋連接中的變位是特別關(guān)注的，因?yàn)樗赡軐?dǎo)致密封完整性的損失甚或兩個(gè)連接元件機(jī)械分離。圖2顯示了現(xiàn)有技術(shù)的兩進(jìn)階連接150。形成連接螺紋分成兩個(gè)不同的“進(jìn)階(step)”，通過(guò)括弧31表示的大進(jìn)階和通過(guò)括弧32表示的小進(jìn)階。在大進(jìn)階31和小進(jìn)階32之間的部分通常稱(chēng)為中進(jìn)階901。在一些連接中，中進(jìn)階901可以使用金屬對(duì)金屬的密封。銷(xiāo)釘元件101的小進(jìn)階32上的銷(xiāo)釘螺紋頂部222，在其完全的設(shè)計(jì)高度，在銷(xiāo)釘元件101扣入套管元件102時(shí)，不會(huì)與在套管元件102的大進(jìn)階31上的套管螺紋頂部221過(guò)盈。銷(xiāo)釘元件101的小進(jìn)階32的直徑小于套管元件102的大進(jìn)階31上的最小的頂對(duì)頂螺紋直徑。在小進(jìn)階32上的銷(xiāo)釘螺紋106可以扣過(guò)在大進(jìn)階31上的套管螺紋107。在小進(jìn)階32和大進(jìn)階31 二者上的螺紋，其大體上具有相同的標(biāo)稱(chēng)導(dǎo)程，它們?cè)诿總€(gè)螺旋嚙合以構(gòu)造連接。這樣，對(duì)于相同數(shù)量的嚙合的螺紋，螺紋彼此在其中滑動(dòng)或摩擦的螺旋的數(shù)量減少了。兩進(jìn)階連接允許每一進(jìn)階具有不同性質(zhì)的螺紋，只要其中幾乎沒(méi)有或沒(méi)有在兩進(jìn)階上的螺紋的標(biāo)稱(chēng)導(dǎo)程的變化。兩進(jìn)階楔形螺紋連接公開(kāi)在頒發(fā)給Mallis的美國(guó)專(zhuān)利編號(hào)6，206，436中，并且轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的受讓人。該專(zhuān)利通過(guò)引用并入本文。Mallis公開(kāi)的兩進(jìn)階楔形螺紋連接帶有不同的楔形率，其中一個(gè)認(rèn)為是“進(jìn)取的(aggressive)”楔形率，另一個(gè)認(rèn)為是“保守的(conservative)”楔形率。“進(jìn)取的”指的是較大的楔形率，“保守的”指的是較小的楔形率。其它都一樣，楔形率越大構(gòu)造越確定。過(guò)大的楔形率可能帶有不充分的楔入效應(yīng)，這可能導(dǎo)致連接在使用時(shí)回退。楔形率越小越能夠更好地防止連接的回退。過(guò)小的楔形率可能具有這樣不確定的構(gòu)造，在延長(zhǎng)的構(gòu)造距離可能產(chǎn)生磨損。Mallis公開(kāi)了兩進(jìn)階中的一進(jìn)階可以具有為了更確定的構(gòu)造優(yōu)化的楔形率(進(jìn)取型)，而另一進(jìn)階可以具有為了防止連接的回退最優(yōu)化的楔形率(保守型)。圖3A和圖3B顯示了在最終構(gòu)造之前的現(xiàn)有的兩進(jìn)階楔形螺紋連接200的橫截面圖。連接200包括在其上帶有銷(xiāo)釘楔形螺紋106的銷(xiāo)釘元件201和在其上相應(yīng)地帶有套管楔形螺紋107的套管元件202。進(jìn)一步地，連接200具有第一進(jìn)階31和第二進(jìn)階32，期間帶有中部進(jìn)階區(qū)域901。如圖所示，由距離‘B’指示的銷(xiāo)釘元件201的兩個(gè)楔形螺紋進(jìn)階31、32軸向間距大體上等于由距離‘A’指示的套管元件202的兩個(gè)楔形螺紋進(jìn)階31、32的軸向間距。這樣，在銷(xiāo)釘元件201的第一進(jìn)階31上的銷(xiāo)釘楔形螺紋106可以表征為與在套管元件202的第一進(jìn)階上的套管楔形螺紋107 “同相(in-phase)”。同樣地，在銷(xiāo)釘元件201的第二進(jìn)階32上的銷(xiāo)釘楔形螺紋106可以表征為與在套管元件202的第二進(jìn)階32上的套管楔形螺紋107 “同相”。在兩進(jìn)階31、32上的相應(yīng)的銷(xiāo)釘和套管的螺紋是同相的，因此在構(gòu)造過(guò)程中，在第一進(jìn)階31上位于鄰近載荷齒面125、126之間的間隙137等于位于鄰近入扣齒面131、132之間的間隙138。同樣地，在第二進(jìn)階32上位于鄰近載荷齒面127、128之間的間隙137等于位于鄰近入扣齒面133、134之間的間隙138。這樣，在第一進(jìn)階上的相應(yīng)的載荷齒面125、126和入扣齒面131、132以及在第二進(jìn)階32上的相應(yīng)的載荷齒面127、128和入扣齒面133、134將大體上同時(shí)接觸(即在最終構(gòu)造時(shí))。圖3C和圖3D顯示了在最終構(gòu)造時(shí)的傳統(tǒng)的兩進(jìn)階楔形螺紋連接300。因?yàn)樵诘谝贿M(jìn)階31上，相應(yīng)的載荷齒面125、126和入扣齒面131、132與相應(yīng)的載荷齒面127、128和入扣齒面133、134大體上同時(shí)接觸，在所述面之間產(chǎn)生的過(guò)盈大體上是相同的。本領(lǐng)域技術(shù)人員期望一種具有改進(jìn)的構(gòu)造和改進(jìn)的脫離力矩特征的螺紋連接
發(fā)明內(nèi)容
一方面，本文公開(kāi)的實(shí)施方式涉及一種螺紋連接，其包括帶有第一銷(xiāo)釘進(jìn)階和第二銷(xiāo)釘進(jìn)階的銷(xiāo)釘元件，銷(xiāo)釘楔形螺紋配置在第一和第二銷(xiāo)釘進(jìn)階的每一個(gè)上，并包括帶有第一套管進(jìn)階和第二套管進(jìn)階的套管元件，套管楔形螺紋配置在第一和第二套管進(jìn)階的每一個(gè)上，其中第一和第二銷(xiāo)釘進(jìn)階的軸向間距不同于第一和第二套管進(jìn)階的軸向間距。另一方面，本文公開(kāi)的實(shí)施方式涉及一種螺紋連接，其包括帶有第一銷(xiāo)釘進(jìn)階和第二銷(xiāo)釘進(jìn)階的銷(xiāo)釘元件，銷(xiāo)釘楔形螺紋配置在第一和第二銷(xiāo)釘進(jìn)階的每一個(gè)上，并包括帶有第一套管進(jìn)階和第二套管進(jìn)階的套管元件，套管楔形螺紋配置在第一和第二套管進(jìn)階的每一個(gè)上，其中在第一和第二銷(xiāo)釘進(jìn)階的至少一個(gè)上的銷(xiāo)釘楔形螺紋與在第一和第二套管進(jìn)階的至少一個(gè)上的相應(yīng)的套管楔形螺紋是軸向錯(cuò)位的。在另一方面，本文公開(kāi)的實(shí)施方式涉及一種組裝螺紋連接的方法，該方法包括可旋轉(zhuǎn)地嚙合帶有銷(xiāo)釘楔形螺紋的銷(xiāo)釘元件與帶有相應(yīng)的套管楔形螺紋的套管元件，其中銷(xiāo)釘和套管楔形螺紋在銷(xiāo)釘和套管元件的相應(yīng)的第一和第二銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階上形成，并且在螺紋連接的組裝過(guò)程中，在不同的時(shí)間嚙合對(duì)立的銷(xiāo)釘和套管扣入和載荷齒面。


從下面的描述和附帶的權(quán)利要求中，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。圖1A和圖1B顯示了現(xiàn)有技術(shù)的帶有楔形螺紋的連接的橫截面圖。圖2顯示了現(xiàn)有技術(shù)的兩進(jìn)階螺紋連接的橫截面圖。圖3A和圖3B分別顯示了現(xiàn)有技術(shù)的兩進(jìn)階楔形螺紋連接在構(gòu)造過(guò)程中的橫截面圖和上視圖。圖3C和圖3D分別顯示了在圖3A和圖3B中的現(xiàn)有技術(shù)的兩進(jìn)階楔形螺紋連接在最終構(gòu)造時(shí)的橫截面圖和上視圖。圖4A和圖4B分別顯示了根據(jù)本申請(qǐng)公開(kāi)的一種或多種實(shí)施方式的在構(gòu)造過(guò)程中的簡(jiǎn)化的階對(duì)階套管楔形螺紋連接的橫截面圖和上視圖。圖4C和圖4D分別顯示了圖4A和圖4B的根據(jù)本申請(qǐng)公開(kāi)的一種或多種實(shí)施方式的簡(jiǎn)化的進(jìn)階對(duì)進(jìn)階套管楔形螺紋連接在最終構(gòu)造時(shí)的橫截面圖和上視圖。圖5A和圖5B分別顯示了根據(jù)本申請(qǐng)公開(kāi)的一種或多種實(shí)施方式的在構(gòu)造過(guò)程中的簡(jiǎn)化的進(jìn)階對(duì)進(jìn)階銷(xiāo)釘楔形螺紋連接的橫截面圖和上視圖。圖5C和圖分別顯示了圖5A和圖5B的根據(jù)本申請(qǐng)公開(kāi)的一種或多種實(shí)施方式的簡(jiǎn)化的進(jìn)階對(duì)進(jìn)階銷(xiāo)釘楔形螺紋連接在最終構(gòu)造時(shí)的橫截面圖和上視圖。圖6顯示了根據(jù)本申請(qǐng)公開(kāi)的一種或多種實(shí)施方式的帶有漸消的套管螺紋的兩進(jìn)階楔形螺紋的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式在一方面，本文中公開(kāi)的實(shí)施方式涉及用于管形連接的螺紋。更特別地，本文中公開(kāi)的實(shí)施方式涉及帶有進(jìn)階(step to step)楔形的兩進(jìn)階連接，由此增加了在連接的最終構(gòu)造時(shí)在對(duì)立的螺紋齒面之間產(chǎn)生的過(guò)盈。圖4A顯示了根據(jù)本申請(qǐng)公開(kāi)的一種或多種實(shí)施方式的階對(duì)階楔形的兩進(jìn)階楔形螺紋連接300的橫截面。連接300包括帶有銷(xiāo)釘楔形螺紋306的銷(xiāo)釘元件301和相應(yīng)地帶有套管楔形螺紋307的套管元件302。銷(xiāo)釘和套管楔形螺紋306、307可以構(gòu)造為具有燕尾形輪廓。進(jìn)一步地，每個(gè)銷(xiāo)釘和套管元件301、302具有在其上形成的相應(yīng)的第一進(jìn)階31和第二進(jìn)階32，且在相應(yīng)的進(jìn)階31、32之間安置中部進(jìn)階區(qū)域901。連接300這樣構(gòu)造，從而通過(guò)距離‘B’指示的銷(xiāo)釘元件301的兩個(gè)楔形螺紋進(jìn)階31、32的軸向間距與通過(guò)距離‘A’指示的套管元件302的兩個(gè)楔形螺紋進(jìn)階31、32的軸向間距不同。另外說(shuō)明的是，安置在銷(xiāo)釘元件301的進(jìn)階31、32之間的中部進(jìn)階區(qū)域901的軸向長(zhǎng)度可以與安置在套管元件302的進(jìn)階31、32之間的中部進(jìn)階區(qū)域901的軸向長(zhǎng)度不同。這樣，在銷(xiāo)釘元件301的第一進(jìn)階31上的銷(xiāo)釘楔形螺紋306可以表征為與在套管元件302的第一進(jìn)階31上相應(yīng)的套管楔形螺紋307“不同相(out-of-phase)”。同樣地，在銷(xiāo)釘元件301的第二進(jìn)階31上的銷(xiāo)釘楔形螺紋306可以表征為與在套管元件302的第二進(jìn)階32上相應(yīng)的套管楔形螺紋307 “不同相”。如在本文中使用的，連接在進(jìn)階之間具有不同的軸向長(zhǎng)度差，這可以稱(chēng)為階對(duì)階楔形。距離A和B可以從在銷(xiāo)釘和套管元件的從第一進(jìn)階31到第二進(jìn)階32上任意固定的共軸的定位件測(cè)量。如在此顯示的，在銷(xiāo)釘和套管元件上的共軸的定位件是相應(yīng)的銷(xiāo)釘和套管螺紋齒面，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解從其他定位件也可以測(cè)量距離。在一些實(shí)施方式中，距離A (即套管元件302的兩個(gè)楔形螺紋進(jìn)階31、32的軸向間距)可能稍微小于距離B (即銷(xiāo)釘元件301的兩個(gè)楔形螺紋段31、32的軸向間距)。在這種情況下，兩進(jìn)階楔形螺紋連接300可以用術(shù)語(yǔ)“簡(jiǎn)化的套管階對(duì)階楔形螺紋連接”表示，因?yàn)榫嚯xA，即套管元件302的進(jìn)階31、32之間的軸向間距是減少的。如圖所示，套管元件302的距離A從銷(xiāo)釘元件301的適量的距離B (即X.xxx英寸)通過(guò)規(guī)定的量(即x.xxx英寸-.XXX英寸)減少。在一些實(shí)施方式中,在軸向間距中的差值(即.XXX英寸)可以大于零或者在大約0.0005英寸到大約0.015英寸的范圍內(nèi)。在另一些實(shí)施方式中，在軸向間距中的差值可能是大約0.003英寸?，F(xiàn)在參考圖4B，其顯示了根據(jù)本申請(qǐng)公開(kāi)的一種或多種實(shí)施方式的在構(gòu)造過(guò)程中在連接300的進(jìn)階31、32上嚙合的楔形螺紋的上視圖。因?yàn)樘坠茉?02的進(jìn)階31、32之間的軸向間距減少了，在構(gòu)造過(guò)程中，在兩個(gè)進(jìn)階31、32上的相應(yīng)的齒面可以在不同的時(shí)間嚙合。在這個(gè)例子中，在進(jìn)階31上，相應(yīng)的載荷齒面125、126可以在相應(yīng)的入扣齒面131、132之前嚙合，而在進(jìn)階32上，相應(yīng)的入扣齒面133、134可以在相應(yīng)的載荷齒面127、128之前嚙合。圖4C和圖4D分別顯示了圖4A和圖4B的根據(jù)本申請(qǐng)公開(kāi)的一種或多種實(shí)施方式的簡(jiǎn)化的階對(duì)階套管楔形螺紋連接300的最終的構(gòu)造。在最終構(gòu)造時(shí)，在第一進(jìn)階31上的載荷齒面125、126和入扣齒面131、132和在第二進(jìn)階32上的載荷齒面127、128和入扣齒面133、134嚙合。然而，在嚙合的扣入和載荷齒面之間的過(guò)盈量不同。這樣，由于在銷(xiāo)釘元件301和套管元件302的進(jìn)階31、32之間的軸向間距中的差異，在第一進(jìn)階31上，在載荷齒面125、126之間產(chǎn)生的過(guò)盈135 (如圖所示的交疊部分)比入扣齒面131、132之間產(chǎn)生的過(guò)盈更高，在第二進(jìn)階32上，在入扣齒面133、134之間產(chǎn)生的過(guò)盈137(如圖所示的交疊部分)比載荷齒面127、128之間產(chǎn)生的過(guò)盈更高。在一些實(shí)施方式中，在進(jìn)階31上，載荷齒面125、126可以嚙合，而入扣齒面131、132可能不會(huì)完全嚙合或根本不嚙合，而在進(jìn)階32上，入扣齒面133、134可以嚙合，而載荷齒面127、128可能不會(huì)完全嚙合或根本不嚙合。
在一些帶有簡(jiǎn)化的套管階對(duì)階連接的實(shí)施方式中，在中部進(jìn)階區(qū)域901可能形成中部密封，因?yàn)樵谖挥谶M(jìn)階31、32之間的中部進(jìn)階區(qū)域901中的相應(yīng)的銷(xiāo)釘和套管元件的金屬表面可以哨合以形成金屬對(duì)金屬中部密封。如圖4C和圖4D所不，由于在朝向外齒面(或另外說(shuō)明的是，朝向遠(yuǎn)離中部進(jìn)階區(qū)域901的齒面)、即在進(jìn)階31上的載荷齒面125、126和在進(jìn)階32上的入扣齒面133、134，的過(guò)盈增加，力施加到中部進(jìn)階區(qū)域901，進(jìn)一步促使中部密封的金屬面由于在中部密封區(qū)域中的泊松效果(Poisson effect)保持接觸。本質(zhì)上，由于簡(jiǎn)化的套管階對(duì)階楔形，在套管元件中產(chǎn)生的張力促使中間部分(中部進(jìn)階區(qū)域901) “頸向”向內(nèi)(即徑向向內(nèi)移動(dòng))。同時(shí)，由于簡(jiǎn)化的銷(xiāo)釘階對(duì)階楔形，在銷(xiāo)釘元件中產(chǎn)生的壓力促使中間部分(中部進(jìn)階區(qū)域)901 “彎曲”向外(即徑向向外移動(dòng))。這樣，相應(yīng)的套管元件的頸向向內(nèi)的中間部分和銷(xiāo)釘元件的彎曲向外的中間部分促使在銷(xiāo)釘和套管元件的中部進(jìn)階區(qū)域901中的金屬面之間的過(guò)盈增加(由于泊松效果)。在簡(jiǎn)化的套管階對(duì)階楔形螺紋連接中的在第一進(jìn)階31上的載荷齒面125、126和在第二進(jìn)階32上的入扣齒面133、134中產(chǎn)生的軸向增加的過(guò)盈可能促使套管元件302的中部進(jìn)階區(qū)域901在最終構(gòu)造時(shí)伸展，有效地在套管元件302預(yù)加張力。另外，銷(xiāo)釘元件301的中部進(jìn)階區(qū)域901可能預(yù)壓縮。通過(guò)帶有預(yù)加載元件，即在構(gòu)造之后預(yù)加張力的套管元件302和預(yù)壓縮的銷(xiāo)釘元件301，螺紋連接300可以能延緩中部密封增加的過(guò)盈的縮減，這是由于作用在螺紋支線(string)上的外部壓縮或張力可能導(dǎo)致中部密封增加過(guò)盈。例如，在銷(xiāo)釘元件的中部密封密封面中，作用在連接上的外部張力可以產(chǎn)生過(guò)盈接觸應(yīng)力的縮減。然而，銷(xiāo)釘中部進(jìn)階區(qū)域的預(yù)壓縮延緩所述外部張力的效果，因?yàn)轭A(yù)壓縮需要首先在中部進(jìn)階區(qū)域反應(yīng)之前由外部張力克服。同樣地，在套管元件的中部密封密封面中，作用在連接上的外部壓縮可以產(chǎn)生過(guò)盈接觸應(yīng)力的縮減。然而，套管中部進(jìn)階區(qū)域的預(yù)加張力延緩這樣外部壓縮的效果，因?yàn)轭A(yù)加張力需要首先在中部進(jìn)階區(qū)域反應(yīng)之前由外部壓縮克服。楔形螺紋與燕尾型螺紋形狀一起可以提供徑向聯(lián)鎖效應(yīng)，其在徑向?qū)N(xiāo)釘元件和套管元件鎖定，并且通過(guò)內(nèi)部或外部壓力提供抵抗分離的抗力。另外，階對(duì)階楔形帶來(lái)了備用的聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)。如果標(biāo)準(zhǔn)的楔形不能提供這樣的聯(lián)鎖，則階對(duì)階楔形可以為內(nèi)部或外部壓力提供附加的阻力并防止銷(xiāo)釘和套管元件在徑向分離。總而言之，本文中公開(kāi)的實(shí)施方式提供了一種連接，其從階對(duì)階楔形，為在中心部分901中的金屬對(duì)金屬密封實(shí)現(xiàn)了俘獲效應(yīng)，并且在單獨(dú)的進(jìn)階中結(jié)合了燕尾型螺紋形狀的聯(lián)鎖效應(yīng)。此外，即使所述單獨(dú)進(jìn)階的楔形螺紋碰巧失效了，(例如由于脫離產(chǎn)生的、或者涂料截留產(chǎn)生的，或者不充分的構(gòu)造力矩產(chǎn)生的)，可以仍然通過(guò)階對(duì)階楔形提供俘獲或者聯(lián)鎖效應(yīng)。在一些實(shí)施方式中，在連接中的內(nèi)部壓力支撐可以近似地在中部密封分布2/3到套管元件厚度，并且近似地分布1/3到階對(duì)階楔形的聯(lián)鎖效應(yīng)?，F(xiàn)在參考圖6，其中顯示了根據(jù)本申請(qǐng)公開(kāi)的一種或多種實(shí)施方式的帶有階對(duì)階楔形以及中部密封的兩進(jìn)階楔形螺紋連接600的橫截面圖。銷(xiāo)釘元件601和套管元件602帶有嚙合的相應(yīng)的進(jìn)階31、32，因此(銷(xiāo)釘元件601的)密封面603和(套管元件602的)604嚙合。密封面603、604通過(guò)金屬對(duì)金屬過(guò)盈在裝配中建立。在連接600的完全構(gòu)造上，階對(duì)階楔形的嚙合可以在接觸密封面603、604中引起附加的徑向位置過(guò)盈(即“增加過(guò)盈”的效果)。除此之外，由于階對(duì)階楔形可以延緩泊松效果，(即頸向向內(nèi)和彎曲向外的機(jī)構(gòu))有壓縮或者張力載荷作用于連接(即通過(guò)管道支線傳輸?shù)牧?，這可以產(chǎn)生銷(xiāo)釘和套管元件的預(yù)加載。螺紋連接600的密封壓力保留特性涉及密封面603、604的能力，即在連接的徑向偏差出現(xiàn)時(shí)從內(nèi)部壓力或外部壓力保持彼此接觸。從階對(duì)階楔形的聯(lián)鎖效果使得該實(shí)施方式的密封保持帶有鎖定或俘獲在中部密封的效果，從而防止面603和604之間的表面接觸脫離。該鎖定效果促使兩個(gè)面603和604 —起偏移。構(gòu)造簡(jiǎn)化的套管階對(duì)階連接的方法包括將銷(xiāo)釘元件301的銷(xiāo)釘楔形螺紋306與套管元件302的相應(yīng)的套管楔形螺紋307嚙合。在構(gòu)造過(guò)程中，在進(jìn)階31上，相應(yīng)的載荷齒面125、126可以在相應(yīng)的入扣齒面131、132之前嚙合，而在進(jìn)階32上，相應(yīng)的入扣齒面133、134可以在相應(yīng)的載荷齒面127、128之前嚙合。在連接構(gòu)造的延續(xù)過(guò)程中，在第一進(jìn)階31上的載荷齒面125、126和入扣齒面133、134之間的過(guò)盈增加直到最終構(gòu)造。在最終構(gòu)造時(shí)，在第一進(jìn)階31上的入扣齒面131、132和在第二進(jìn)階32上的載荷齒面127、128也嚙合。這樣，在最終構(gòu)造時(shí)，在載荷齒面125、126之間產(chǎn)生的過(guò)盈135比入扣齒面131、132之間產(chǎn)生的過(guò)盈更高，而在第二進(jìn)階32上，在入扣齒面133、134之間產(chǎn)生的過(guò)盈137比載荷齒面127、128之間產(chǎn)生的過(guò)盈更高?，F(xiàn)在參考圖5A，其中顯示了根據(jù)本申請(qǐng)公開(kāi)的一種或多種實(shí)施方式的帶有階對(duì)階楔形的兩進(jìn)階楔形螺紋連接400的橫截面。連接400包括在其上帶有銷(xiāo)釘楔形螺紋406的銷(xiāo)釘元件401和在其上相應(yīng)地帶有套管楔形螺紋407的套管元件402。此外，每個(gè)銷(xiāo)釘元件401和套管元件402在其上形成有相應(yīng)的第一進(jìn)階31和第二進(jìn)階32。中部進(jìn)階區(qū)域901坐落在相應(yīng)的進(jìn)階31、32之間。連接400這樣構(gòu)造，因此距離B (即銷(xiāo)釘元件401的兩個(gè)楔形螺紋進(jìn)階31、32的軸向間距)可能稍微小于距離A (即套管元件402的兩個(gè)楔形螺紋段31、32的軸向間距)。在這種情況下，兩進(jìn)階楔形螺紋連接可以用術(shù)語(yǔ)“簡(jiǎn)化的銷(xiāo)釘階對(duì)階楔形螺紋連接”表示，因?yàn)榫嚯xB，即銷(xiāo)釘元件401的進(jìn)階31、32之間的軸向間距是減少的。如圖所示，銷(xiāo)釘元件401的距離B從套管元件402的規(guī)定量的距離A (即X.xxx英寸)通過(guò)規(guī)定的量(即x.xxx英寸-.XXX英寸)減少。在一些實(shí)施方式中，在軸向間距中的差值(即.XXX英寸)可以在大約0.0005英寸到大約0.015英寸的范圍內(nèi)。在另一些實(shí)施方式中，在軸向間距中的差值可能是大約0.003英寸?，F(xiàn)在參考圖5B，其顯示了根據(jù)本申請(qǐng)公開(kāi)的一種或多種實(shí)施方式的在構(gòu)造過(guò)程中在連接400的進(jìn)階31、32上嚙合的楔形螺紋的上視圖。因?yàn)殇N(xiāo)釘元件401的進(jìn)階31、32之間的軸向間距減少了，在構(gòu)造過(guò)程中，在兩個(gè)進(jìn)階31、32上的相應(yīng)的齒面可以在不同的時(shí)間嚙合。在這個(gè)例子中，在進(jìn)階31上，相應(yīng)的入扣齒面131、132可以在相應(yīng)的載荷齒面125、126之前嚙合，而在進(jìn)階32上，相應(yīng)的載荷齒面127、128可以在相應(yīng)的入扣齒面133、134之前嚙合。圖5C和圖顯示了根據(jù)本申請(qǐng)公開(kāi)的一種或多種實(shí)施方式的簡(jiǎn)化的銷(xiāo)釘階對(duì)階楔形螺紋連接400的最終的構(gòu)造。在最終構(gòu)造時(shí)，在第一進(jìn)階31上的載荷齒面125、126和入扣齒面131、132與在第二進(jìn)階32上的載荷齒面127、128和入扣齒面133、134嚙合。然而，在嚙合的扣入和載荷齒面之間的過(guò)盈量不同。由于在銷(xiāo)釘元件401和套管元件402的進(jìn)階31、32之間的軸向間距中的差異，在第一進(jìn)階31上，在入扣齒面131、132之間產(chǎn)生的過(guò)盈135 (如圖所示的交疊部分)比載荷齒面125、126之間產(chǎn)生的過(guò)盈更高，而在第二進(jìn)階32上，在載荷齒面127、128之間產(chǎn)生的過(guò)盈137 (如圖所示的交疊部分)比入扣齒面133、134之間產(chǎn)生的過(guò)盈更高。在一些實(shí)施方式中，在進(jìn)階31上，入扣齒面131、132可以嚙合，而載荷齒面125、126可能不會(huì)完全嚙合或根本不嚙合，而在進(jìn)階32上，載荷齒面127、128可以嚙合，而入扣齒面133、134可能不會(huì)完全嚙合或根本不嚙合。構(gòu)造簡(jiǎn)化的銷(xiāo)釘階對(duì)階連接的方法包括將銷(xiāo)釘元件401的銷(xiāo)釘楔形螺紋406與套管元件402的相應(yīng)的套管楔形螺紋407嚙合。在構(gòu)造過(guò)程中，在進(jìn)階31上，相應(yīng)的入扣齒面131、132可以在相應(yīng)的載荷齒面125、126之前嚙合，而在進(jìn)階32上，相應(yīng)的載荷齒面127、128可以在相應(yīng)的入扣齒面133、134之前嚙合。在連接構(gòu)造的延續(xù)過(guò)程中，在第一進(jìn)階31上的入扣齒面131、132和在第二進(jìn)階32上的載荷齒面127、128之間的過(guò)盈增加直到最終構(gòu)造。在最終構(gòu)造時(shí)，在第一進(jìn)階31上的載荷齒面125、126和在第二進(jìn)階32上的入扣齒面133、134也嚙合。這樣，在最終構(gòu)造時(shí)，在第一進(jìn)階31上，入扣齒面131、132之間產(chǎn)生的過(guò)盈135比載荷齒面125、126之間產(chǎn)生的過(guò)盈更高，而在第二進(jìn)階32上，在載荷齒面127、128之間產(chǎn)生的過(guò)盈137比在入扣齒面133、134之間產(chǎn)生的過(guò)盈更高。在本文公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，螺紋連接可以是兩進(jìn)階楔形螺紋連接，其在兩進(jìn)階上都帶有標(biāo)準(zhǔn)的楔形，即在兩進(jìn)階31、32上都設(shè)有的螺紋具有大體上相同的楔形率。在其他的實(shí)施方式中，螺紋連接可以包括在第一進(jìn)階31上設(shè)置的帶有第一楔形率的螺紋導(dǎo)程和在第二進(jìn)階32上設(shè)置的帶有第二楔形率的螺紋導(dǎo)程(即各個(gè)進(jìn)階上的楔形率不同)。如前所示，其中一個(gè)楔形率可以認(rèn)為是“進(jìn)取的”楔形率，另一個(gè)認(rèn)為是“保守的”楔形率(“進(jìn)取的”楔形率指的是較大的楔形率，“保守的”楔形率指的是較小的楔形率)。在本文公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，在一進(jìn)階上的螺紋導(dǎo)程可以具有的進(jìn)取的楔形率在每螺旋大約0.035至0.045英寸之間，而在另一進(jìn)階上的螺紋導(dǎo)程可以具有的保持的楔形率在每螺旋大約0.003至0.010英寸之間。在本文公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，在一進(jìn)階上的螺紋導(dǎo)程可以具有的進(jìn)取的楔形率為每螺旋大約0.019英寸之間，而在另一進(jìn)階上的螺紋導(dǎo)程可以具有的保持的楔形率在每螺旋大約0.011英寸之間。另外，在螺紋連接的進(jìn)階31、32上的楔形螺紋可以具有結(jié)合在相應(yīng)的根部和頂部之間的多種不同的間隙/過(guò)盈。例如，在一些實(shí)施方式中，在一個(gè)或兩個(gè)進(jìn)階31、32上的螺紋可以在最終構(gòu)造時(shí)帶有根部/頂部間隙。在另一些實(shí)施方式中，在一個(gè)或兩個(gè)進(jìn)階31、32上的螺紋可以在最終構(gòu)造時(shí)帶有根部/頂部過(guò)盈。再進(jìn)一步地，在一些實(shí)施方式中，在第一進(jìn)階31上的螺紋可以帶有根部/頂部間隙，而在第二進(jìn)階32上的螺紋帶有根部/頂部過(guò)盈，或者反過(guò)來(lái)也如此。更進(jìn)一步，在一些實(shí)施方式中，在第一進(jìn)階31和第二進(jìn)階32上的螺紋可以是在臨近的螺紋中帶有交替地根部/頂部間隙和過(guò)盈。在一些實(shí)施方式中，螺紋連接可以包括如圖6所示的漸消的螺紋形式。圖6顯示了帶有階對(duì)階楔形的兩進(jìn)階楔形螺紋連接700的橫截面圖。如圖所示，銷(xiāo)釘元件701和套管元件702具有相應(yīng)的進(jìn)階31和32，其上帶有銷(xiāo)釘和套管螺紋706、707，在進(jìn)階之間有中部進(jìn)階區(qū)域901。進(jìn)一步地，套管螺紋707具有螺紋高度，其沿著從套管元件702的末端離開(kāi)的螺紋的軸向長(zhǎng)度減少。由于逐漸縮小的螺紋高度，套管螺紋707可以稱(chēng)為漸消螺紋形式。如在本文中所使用的，“漸消”螺紋可以限定為套管螺紋而不是“理想的”完整形成螺紋，其在螺紋錐形貫穿管體表面時(shí)逐漸消失。因此，“漸消”螺紋的頂部縮短，這樣在相互配合元件的螺紋頂部和螺紋根部之間留下徑向間隙?！皾u消”螺紋構(gòu)思可以在施加到完全的管體壁厚的零件時(shí)提高整體連接的張力和壓縮性能。其關(guān)注的不是完全的管體壁厚度區(qū)段存在于平頭管子區(qū)域或者在陷型的管體區(qū)域，而是只要區(qū)域外徑(OD)由(未加工的)管體表面組成和區(qū)域內(nèi)徑(ID)由(未加工的)管體表面組成。在螺紋連接中，在螺紋根部消除螺紋載荷側(cè)面的張力臨界區(qū)。在“理想的”完整形成螺紋貫穿管體表面時(shí)，臨界區(qū)是管體內(nèi)部和外部表面減去“理想的”完整形成螺紋的深度的函數(shù)。當(dāng)螺紋實(shí)現(xiàn)“消失”在管體表面中時(shí)，帶有小于全螺紋高度的螺紋貫穿到管體表面。小于與配合元件完全嚙合的載荷齒面可以傳遞施加到連接的完整的張力負(fù)荷。在一些實(shí)施方式中，大約30%-70%的螺紋載荷齒面嚙合可以傳遞完整的張力負(fù)荷。因此，連接臨界區(qū)區(qū)域可以利用“漸消”螺紋顯著地增加。對(duì)于楔形螺紋，在螺紋頂部的螺紋入扣齒面消除壓縮能力。因此，如果螺紋形式在完全的管體壁厚度的區(qū)域貫穿管體表面，不管是“理想的”螺紋形式高度或僅僅部分地為“漸消”螺紋，連接的壓縮能力與管體的相等。本文中公開(kāi)的關(guān)于階對(duì)階楔形螺紋連接的實(shí)施方式帶有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，本文公開(kāi)的實(shí)施方式闡述了涂料化合物滯留在楔形螺紋內(nèi)，這在較大直徑楔形產(chǎn)品中是固有問(wèn)題，隨之而來(lái)的是由于螺紋潤(rùn)滑劑壓力隨時(shí)間、載荷或溫度減小而經(jīng)受的低脫離力矩。即使個(gè)別楔形滯留涂料化合物，在連接的兩進(jìn)階之間產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)上的楔入效應(yīng)仍然足夠提供所需的脫離力矩阻力。這樣，滯留的涂料通過(guò)階對(duì)階楔形容納，因此對(duì)于螺紋連接的結(jié)構(gòu)完整性不再產(chǎn)生傷害。其次，本文公開(kāi)的實(shí)施方式闡述了制造限制規(guī)定與螺紋加工的聯(lián)系。通常，切入管形的螺紋利用大體上恒定的螺紋導(dǎo)程(包括載荷導(dǎo)程和扣入導(dǎo)程)，然而，在制造工藝過(guò)程中，在螺紋導(dǎo)程中出現(xiàn)了一些變化，所述工藝通常包括利用碾磨機(jī)或車(chē)床加工。在加工過(guò)程中，在螺紋導(dǎo)程中的變化表示在螺紋導(dǎo)程中產(chǎn)生了稍微的周期性變化，高于和低于螺紋導(dǎo)程的預(yù)定值。該現(xiàn)象通常稱(chēng)為“螺紋導(dǎo)程周期(thread drunkenness)”。螺紋導(dǎo)程周期的敏感性可以確定為在螺紋齒面和楔形螺紋本身的寬度中的變化或“起伏”的幅度率。以前，楔形螺紋的寬度正好是對(duì)立的螺紋齒面本身之間的距離(即對(duì)立的扣入和載荷齒面之間的距離)。替代地，本文中公開(kāi)的實(shí)施方式用跨越對(duì)立的扣入和載荷齒面的進(jìn)階的距離重建楔形的寬度，從而增加了楔形的寬度。這有效地減小了螺紋導(dǎo)程周期的敏感性，從而減少或除去了之前的由螺紋加工操作導(dǎo)致的制造限制規(guī)定。更進(jìn)一步地，本文中公開(kāi)的實(shí)施方式允許螺紋連接經(jīng)歷多次構(gòu)造和脫離而不會(huì)損失保留在楔形螺紋中的能量。由于在橫貫兩個(gè)進(jìn)階時(shí)產(chǎn)生了楔入效應(yīng)，可以在大范圍內(nèi)產(chǎn)生較高的彈簧效果。這允許連接更好地保存能量并允許在多個(gè)應(yīng)用里在楔形中增加保留的能量。彈簧效果也在連接的構(gòu)造過(guò)程中減少了磨損螺紋表面的機(jī)會(huì)。已經(jīng)根據(jù)有限數(shù)量的實(shí)施方式描述了本申請(qǐng)公開(kāi)的內(nèi)容，受益于該公開(kāi)的內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)到，在不脫離本文描述的本申請(qǐng)公開(kāi)的范圍的情況下也可以做出其他的實(shí)施方式。因此，公開(kāi)的范圍應(yīng)當(dāng)僅僅由附帶的權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種螺紋連接，該螺紋連接包括: 銷(xiāo)釘元件，該銷(xiāo)釘元件包括第一銷(xiāo)釘進(jìn)階和第二銷(xiāo)釘進(jìn)階，和配置在每個(gè)第一和第二銷(xiāo)釘進(jìn)階上的銷(xiāo)釘楔形螺紋；和 套管元件，該套管元件包括第一套管進(jìn)階和第二套管進(jìn)階，和配置在每個(gè)第一和第二套管進(jìn)階上的套管楔形螺紋； 其中第一和第二銷(xiāo)釘進(jìn)階的軸向間距不同于第一和第二套管進(jìn)階的軸向間距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺紋連接，其中第一和第二套管進(jìn)階的軸向間距小于第一和第二銷(xiāo)釘進(jìn)階的軸向間距。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的螺紋連接，還包括: 在相應(yīng)第一銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階上的相應(yīng)入扣齒面和載荷齒面，其中相應(yīng)的載荷齒面構(gòu)造為在相應(yīng)第一銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階上的相應(yīng)入扣齒面嚙合之前嚙合；和 在相應(yīng)第二銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階上的相應(yīng)入扣齒面和載荷齒面，其中相應(yīng)的入扣齒面構(gòu)造為在相應(yīng)第二銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階上的相應(yīng)載荷齒面嚙合之前嚙合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺紋連接，其中第一和第二銷(xiāo)釘進(jìn)階的軸向間距小于第一和第二套管進(jìn)階的軸向間距。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的螺紋連接，還包括: 在相應(yīng)第一銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階上的相應(yīng)入扣齒面和載荷齒面，其中相應(yīng)的入扣齒面構(gòu)造為在相應(yīng)第一銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階上的相應(yīng) 載荷齒面嚙合之前嚙合；和 在相應(yīng)第二銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階上的相應(yīng)入扣齒面和載荷齒面，其中相應(yīng)的載荷齒面構(gòu)造為在相應(yīng)第二銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階上的相應(yīng)入扣齒面嚙合之前嚙合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺紋連接，還包括配置在第一和第二銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階之間的無(wú)螺紋中部進(jìn)階區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的螺紋連接，還包括配置在第一和第二銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階之間的金屬對(duì)金屬中部密封。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺紋連接，其中在第一進(jìn)階上的相應(yīng)銷(xiāo)釘和套管楔形螺紋具有第一楔形率，以及在第二進(jìn)階上的相應(yīng)銷(xiāo)釘和套管楔形螺紋具有第二楔形率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的螺紋連接，其中在第一進(jìn)階上的相應(yīng)銷(xiāo)釘和套管楔形螺紋在第二進(jìn)階上的相應(yīng)銷(xiāo)釘和套管楔形螺紋嚙合之前嚙合。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的螺紋連接，其中在第一進(jìn)階上的相應(yīng)銷(xiāo)釘和套管楔形螺紋在第二進(jìn)階上的相應(yīng)銷(xiāo)釘和套管楔形螺紋嚙合之后嚙合。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的螺紋連接，其中在第一進(jìn)階上的相應(yīng)銷(xiāo)釘和套管楔形螺紋與在第二進(jìn)階上的相應(yīng)銷(xiāo)釘和套管楔形螺紋同時(shí)嚙合。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺紋連接，其中第一和第二銷(xiāo)釘進(jìn)階的軸向間距與第一和第二套管進(jìn)階的軸向間距相差大約0.0005英寸至大約0.015英寸。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺紋連接，其中第一和第二銷(xiāo)釘進(jìn)階的軸向間距與第一和第二套管進(jìn)階的軸向間距相差大約0.002至大約0.005英寸。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺紋連接，其中第一和第二銷(xiāo)釘進(jìn)階的軸向間距與第一和第二套管進(jìn)階的軸向間距相差大約0.003英寸。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺紋連接，其中第一和第二銷(xiāo)釘進(jìn)階的軸向間距與第一和第二套管進(jìn)階的軸向間距相差大約為管外徑的0.0005倍。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺紋連接，其中銷(xiāo)釘和套管楔形螺紋包括一般的燕尾形橫截面。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺紋連接，其中在最終組裝時(shí)，在相應(yīng)第一和第二銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階兩者上的銷(xiāo)釘和套管楔形螺紋的根部和頂部之間存在有間隙。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺紋連接，其中在最終組裝時(shí)，在相應(yīng)第一和第二銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階兩者上的銷(xiāo)釘和套管楔形螺紋的根部和頂部之間存在有過(guò)盈。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺紋連接，其中在最終組裝時(shí)，在相應(yīng)第一銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階上的銷(xiāo)釘和套管楔形螺紋的根部和頂部之間存在有間隙，并且在相應(yīng)第二銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階上的銷(xiāo)釘和套管楔形螺紋的根部和頂部之間存在有過(guò)盈。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺紋連接，其中在最終組裝時(shí)，在相應(yīng)第一銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階上的銷(xiāo)釘和套管楔形螺紋的根部和頂部之間存在有過(guò)盈，并且在相應(yīng)第二銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階上的銷(xiāo)釘和套管楔形螺紋的根部和頂部之間存在有間隙。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺紋連接，其中在最終組裝時(shí)，在相應(yīng)第一銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階上的銷(xiāo)釘和套管楔形螺紋的根部和頂部之間存在有過(guò)盈，并且在相應(yīng)第二銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階上的銷(xiāo)釘和套管楔形螺紋的根部和頂部之間存在有間隙。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺紋連接，其中銷(xiāo)釘楔形螺紋和套管楔形螺紋在銷(xiāo)釘楔形螺紋和套管楔形螺紋的全部或部分的螺紋根部和頂部過(guò)盈。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺紋連接，其中銷(xiāo)釘楔形螺紋和套管楔形螺紋在第一相應(yīng)套管和銷(xiāo)釘進(jìn)階上的螺紋根部和在第二相應(yīng)套管和銷(xiāo)釘進(jìn)階上的螺紋頂部過(guò)盈，其中在第二相應(yīng)套管和銷(xiāo)釘 進(jìn)階上的螺紋根部和在第一相應(yīng)套管和銷(xiāo)釘進(jìn)階的螺紋頂部之間存在有徑向間隙。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺紋連接，還包括在套管元件上漸消的套管螺紋，其中套管螺紋的螺紋高度沿著套管螺紋的軸向長(zhǎng)度減少。
25.—種螺紋連接，該螺紋連接包括: 銷(xiāo)釘元件，該銷(xiāo)釘元件包括第一銷(xiāo)釘進(jìn)階和第二銷(xiāo)釘進(jìn)階，和配置在每個(gè)第一和第二銷(xiāo)釘進(jìn)階上的銷(xiāo)釘楔形螺紋；和 套管元件，該套管元件包括第一套管進(jìn)階和第二套管進(jìn)階，和配置在每個(gè)第一和第二套管進(jìn)階上的套管楔形螺紋； 其中至少一個(gè)第一和第二銷(xiāo)釘進(jìn)階的銷(xiāo)釘楔形螺紋與在至少一個(gè)第一和第二套管進(jìn)階的相應(yīng)套管楔形螺紋是軸向錯(cuò)位的。
26.一種組裝螺紋連接的方法，該方法包括: 可旋轉(zhuǎn)地嚙合帶有銷(xiāo)釘楔形螺紋的銷(xiāo)釘元件和帶有相應(yīng)套管楔形螺紋的套管元件，其中銷(xiāo)釘和套管楔形螺紋形成在銷(xiāo)釘和套管元件的相應(yīng)第一和第二銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階上；和 在螺紋連接的組裝過(guò)程中，對(duì)立的銷(xiāo)釘和套管扣入和載荷齒面在不同的時(shí)期嚙合。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，還包括: 在相應(yīng)第一銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階上，在入扣齒面嚙合之前嚙合相應(yīng)的載荷齒面； 在相應(yīng)第二銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階上，在載荷齒面嚙合之前嚙合相應(yīng)的入扣齒面。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，還包括:在相應(yīng)的第一銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階上，在載荷齒面嚙合之前嚙合相應(yīng)的入扣齒面； 在相應(yīng)的第二銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階上，在入扣齒面嚙合之前嚙合相應(yīng)的載荷齒面。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，還包括嚙合配置在第一和第二銷(xiāo)釘和套管進(jìn)階之間的相應(yīng)金屬密 封面。
全文摘要
一種螺紋連接，其包括帶有第一銷(xiāo)釘進(jìn)階和第二銷(xiāo)釘進(jìn)階的銷(xiāo)釘元件，銷(xiāo)釘楔形螺紋配置在每個(gè)第一和第二銷(xiāo)釘進(jìn)階上，并包括帶有第一套管進(jìn)階和第二套管進(jìn)階的套管元件，套管楔形螺紋配置在每個(gè)第一和第二套管進(jìn)階上，其中第一和第二銷(xiāo)釘進(jìn)階的軸向間距不同于第一和第二套管進(jìn)階的軸向間距。
文檔編號(hào)F16L15/00GK103154420SQ201180046121
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月24日
發(fā)明者D·L·馬利斯, G·W·沃德 申請(qǐng)人:海德瑞公司