[發(fā)明專(zhuān)利]具有高徑向載荷和差動(dòng)螺紋表面的螺紋接頭

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200880102045.2
• 申請(qǐng)日: 2008-08-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101802473A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 內(nèi)斯托爾·J·桑蒂
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 特納瑞斯連接股份公司
• 主分類(lèi)號(hào): F16L15/06
• 分類(lèi)號(hào): F16L15/06
• 代理公司: 北京市路盛律師事務(wù)所 11326
• 代理人: 吳振江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及螺紋接頭，其尤其用于預(yù)定長(zhǎng)度的連接管以形成在特別用于 OCTG(石油工業(yè)用管材)領(lǐng)域的碳?xì)浠衔镄袠I(yè)中采用的管串以及離岸應(yīng) 用中的管道。

背景技術(shù)

近年來(lái)，勘探石油或者更多的是勘探碳?xì)浠衔飳?duì)軟件和裝置的要求變 得更大，因?yàn)橛吞锖蜌馓锘騼?chǔ)集層位于更深或難以到達(dá)的位置?？辈旌烷_(kāi) 采布置在深海下方的碳?xì)浠衔锾镆呀?jīng)成為慣例并且需要更耐環(huán)境挑戰(zhàn) (例如疲勞和腐蝕)的軟件，這一點(diǎn)在過(guò)去不太重要。

為了從位于深海下方的油田中開(kāi)采油或氣，采用錨固在海床上的離岸平 臺(tái)并采用通常被稱(chēng)為立管的管串。

這些管串浸入海中并遭受因海流引起的移動(dòng)以及表面波移動(dòng)。由于海的 這些連續(xù)和周期移動(dòng)，管柱不能保持穩(wěn)定，而是遭受會(huì)在接頭的某些部分 產(chǎn)生變形的小量級(jí)側(cè)向移動(dòng)，并且必須承受在管上尤其是在螺紋接頭的區(qū) 域上引起疲勞應(yīng)力的載荷。這些應(yīng)力往往在螺紋附近的管上導(dǎo)致破裂并且 需要提高螺紋接頭的疲勞強(qiáng)度。

目前，用于油氣行業(yè)的螺紋連接件的疲勞性能和設(shè)計(jì)根據(jù)其他工程領(lǐng)域 進(jìn)行改編和推知。仍然沒(méi)有任何特殊標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)/尺寸標(biāo)注說(shuō)明。可以在用 于鋼結(jié)構(gòu)疲勞設(shè)計(jì)和評(píng)估的英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范慣例BS7608以及DNV等級(jí)B的 S-N曲線(xiàn)中找到基本概念。在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出增大螺紋接頭疲勞壽命的 方案。

文獻(xiàn)EP1726861公開(kāi)了一種制造油井管所用的螺紋接頭的方法，其中 施加微量射出的噴丸以提高其疲勞斷裂強(qiáng)度。

所述方法通過(guò)在特定條件下向螺紋接頭施加噴丸(shotpeening)來(lái)增 大疲勞壽命以實(shí)現(xiàn)所述目的：

噴射壓力：0.4MPa。噴射距離：100-150mm。噴射時(shí)間：大約1sec/cm2。 噴射的顆粒材料：0.8％-1.0％C(HRC60或更多)的碳鋼。如該文獻(xiàn)的表4 中所示選擇顆粒直徑。該文獻(xiàn)還提出可以進(jìn)一步提高疲勞斷裂強(qiáng)度的滲碳 和滲氮處理的組合。

仍然存在改進(jìn)螺紋接頭疲勞壽命的空間。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的是提供一種克服上述缺陷的螺紋接頭。

本發(fā)明的主要目的是提供一種具有提高的疲勞壽命的接頭。

根據(jù)本發(fā)明通過(guò)這樣一種螺紋接頭實(shí)現(xiàn)上述目的，其包括定義為銷(xiāo)的外 螺紋管和定義為套管的內(nèi)螺紋管，銷(xiāo)具有第一鄰接肩部，套管具有第二鄰 接肩部，所述第一和第二鄰接肩部具有互補(bǔ)的形狀，銷(xiāo)適于組裝在套管中， 其中在銷(xiāo)或套管中任意一個(gè)的螺紋牙底與銷(xiāo)或套管中另一個(gè)的螺紋牙頂之 間設(shè)置根據(jù)銷(xiāo)和套管的標(biāo)稱(chēng)尺寸設(shè)置的干涉，干涉值在接頭平均厚度的1％ 到5％之間，設(shè)置值為螺紋高度的1/4左右的牙底到載荷側(cè)面的半徑，并且 接頭具有表面處理，所述表面處理包括施加在銷(xiāo)的螺紋區(qū)域的開(kāi)始和終止 部分的噴丸。

本發(fā)明的另一目的是提供一種本發(fā)明的螺紋接頭的組裝方法。

根據(jù)所要求保護(hù)的發(fā)明，通過(guò)組裝操作結(jié)束時(shí)出現(xiàn)在已經(jīng)得到適當(dāng)設(shè)計(jì) 的接頭上的幾個(gè)特征的組合作用實(shí)現(xiàn)提高螺紋接頭疲勞強(qiáng)度的目的：

a)設(shè)置作為牙底-牙頂干涉的函數(shù)的高徑向載荷(通常所稱(chēng)的環(huán)向載荷) 以提高疲勞強(qiáng)度；

b)設(shè)置高肩部載荷以提高疲勞強(qiáng)度；

c)設(shè)置擴(kuò)大的牙底到側(cè)面的半徑R，其降低螺紋牙底上的應(yīng)力集中；

d)另外提供銷(xiāo)和套管表面的適當(dāng)表面制備，包括噴丸處理，以進(jìn)一步 提高接頭的疲勞強(qiáng)度。

本發(fā)明的螺紋接頭可以借助于已知涂布油、液體或固體潤(rùn)滑劑、無(wú)涂布 油系統(tǒng)等得到組裝。

借助于本發(fā)明接頭上的上述特征，軸向拉伸載荷通過(guò)通常的側(cè)面間接觸 進(jìn)行傳遞，因?yàn)檩S向干涉被選定為落入行業(yè)內(nèi)采用的標(biāo)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)值內(nèi)。在另 一側(cè)，螺紋部分上的徑向載荷達(dá)到比標(biāo)稱(chēng)更高的值，這樣確保了疲勞強(qiáng)度 的提高并延長(zhǎng)了接頭的使用壽命。

螺紋上的這些徑向載荷主要取決于徑向幾何干涉，所述徑向幾何干涉通 過(guò)控制構(gòu)造螺紋管端部的多個(gè)直徑和公差來(lái)獲得。

在組裝兩個(gè)元件之前根據(jù)銷(xiāo)和套管的標(biāo)稱(chēng)尺寸設(shè)置的干涉值不小于接 頭或連接件的平均厚度的1％，也就是在設(shè)計(jì)管范圍所覆蓋的最輕重量的情 況下銷(xiāo)和套管平均厚度的增加量；并且不高于接頭平均厚度的5％，也就是 在設(shè)計(jì)管范圍所覆蓋的最大重量的情況下銷(xiāo)和套管的平均厚度的增加量。