[發(fā)明專利]鋼管用螺紋接頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980141777.7
• 申請日: 2009-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN102187139A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岡田隆志;中村圭一;杉野正明;山口優(yōu)
• 申請（專利權(quán)）人: 住友金屬工業(yè)株式會(huì)社;法國瓦盧萊克曼內(nèi)斯曼石油天然氣公司
• 主分類號(hào): F16L15/04
• 分類號(hào): F16L15/04
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會(huì)華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及一種用于連接諸如石油工業(yè)用管材(OCTG)、立管、干線用管等鋼管的螺紋接頭，該石油工業(yè)用管材(OCTG)包括用于原油和天然氣的勘探和生產(chǎn)的油管(tubing)和套管(casing)。更特別地，本發(fā)明涉及一種如下的鋼管用螺紋接頭：該螺紋接頭具有螺紋部、密封面和臺(tái)肩面，并具有優(yōu)良的耐壓密封性能。

背景技術(shù)

被廣泛地用于連接在諸如石油工業(yè)用管材和立管等石油生產(chǎn)工業(yè)設(shè)備中使用的鋼管的鋼管用螺紋接頭由銷(pin)和箱(box)構(gòu)成，該銷是具有設(shè)置在第一管狀構(gòu)件的端部的陽螺紋或外螺紋的元件，箱是具有設(shè)置在第二管狀構(gòu)件的端部的陰螺紋或內(nèi)螺紋的元件。通過均為錐形螺紋的陽螺紋和陰螺紋的螺紋接合來實(shí)現(xiàn)螺紋接頭的連接。

典型地，第一管狀構(gòu)件是諸如在石油工業(yè)用管材中所使用的鋼管等管，第二管狀構(gòu)件是管接頭(coupling)形式的不同構(gòu)件。該類型的鋼管用螺紋接頭被稱為管接頭型。在管接頭型接頭中，銷形成在管的兩端，箱形成在管接頭的兩側(cè)。還存在如下的整體型鋼管用螺紋接頭：在該整體型鋼管用螺紋接頭中，銷形成在管的一端的外表面，箱形成在管的另一端的內(nèi)表面。在該情況中，第一管狀構(gòu)件是第一管，第二管狀構(gòu)件是第二管，在不使用管接頭的情況下連接兩個(gè)管。

通常，使用由API(美國石油協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)螺紋接頭來使石油工業(yè)用管材彼此連接。然而，近年來，由于原油和天然氣的開采和生產(chǎn)環(huán)境變得日益惡劣，因此，越來越多地使用被稱為高級(jí)接頭(premium?joint)的特殊的高性能螺紋接頭。

在高級(jí)接頭中，除了均具有能夠緊固銷和箱的錐形螺紋之外，銷和箱還均具有被設(shè)置在螺紋附近的周面的密封面和在接頭的連接期間用作止動(dòng)件的臺(tái)肩面。在銷的密封面和箱的密封面之間設(shè)置徑向干涉。當(dāng)擰緊接頭直到銷的臺(tái)肩面和箱的臺(tái)肩面彼此抵接時(shí)，這兩個(gè)構(gòu)件的密封面圍繞接頭的整個(gè)外周彼此緊密接觸，以通過金屬與金屬接觸來形成密封。臺(tái)肩面不僅在擰緊時(shí)用作止動(dòng)件，而且還承載作用于接頭的壓縮載荷。

圖7的(A)和(B)示出典型的高級(jí)管接頭型鋼管用螺紋接頭的示意性說明圖，其中，圖7的(B)是整體圖，圖7的(A)是接頭的一部分的放大圖。如圖7的(A)和(B)所示，該類型的鋼管用螺紋接頭具有銷1和箱2，該銷1是被設(shè)置在管的端部的陽螺紋元件，該箱2是被設(shè)置在管接頭的兩側(cè)的相應(yīng)的陰螺紋元件。在銷1的外表面，銷1具有錐形陽螺紋11和與陽螺紋11鄰接的被稱為唇的無螺紋筒狀頂端部(以下被稱為唇部)12。唇部12在其外周面具有密封面13，在其端面具有臺(tái)肩面14。密封面13是直徑朝向銷的頂端逐漸減小的錐形面(錐臺(tái)面)。

相應(yīng)地，箱2在其內(nèi)表面具有可分別與銷1的錐形陽螺紋11、金屬密封面13和臺(tái)肩面14螺紋接合、接觸、抵接的錐形陰螺紋21、密封面23和臺(tái)肩面24。如圖所示，端面具有臺(tái)肩面的唇部在大多數(shù)情況中被設(shè)置在銷的頂端。銷和箱之間的間隙31形成在唇部的與陽螺紋鄰接的端部，以收集被涂布到銷的表面和/或箱的表面的液體或半固態(tài)潤滑劑，從而防止液體或半固態(tài)潤滑劑在接頭的擰緊(組裝)期間由于銷的螺紋和密封面與箱的螺紋和密封面的緊密接觸而被磨損(galling)或從所涂布的表面滲漏。

以前，直井(vertical?well)占主流。在這種井中，如果鋼管用螺紋接頭可承受被連接到鋼管用螺紋接頭的管的重量的拉伸載荷并且能夠防止流過該鋼管用螺紋接頭的內(nèi)部的高壓流體的泄漏，則鋼管用螺紋接頭具有足夠的性能。然而，近年來，由于井變得越來越深、具有在地下彎曲的井眼的傾斜井或水平井的數(shù)目增加、并且在如深海或極地等惡劣環(huán)境中的井的開發(fā)增加，所以，特別在內(nèi)外壓下，強(qiáng)烈要求鋼管用螺紋接頭的耐壓縮性的提高以及密封性能的改善。

為了改善高級(jí)螺紋接頭在內(nèi)外壓下的耐壓縮性和密封性能，專利文獻(xiàn)WO2004/109133(以下稱為專利文獻(xiàn)1)提出了如下的鋼管用螺紋接頭：如圖2所示，該鋼管用螺紋接頭具有延伸的唇部，該唇部包括在密封面13和臺(tái)肩面14之間且在銷1的端部的鼻部16。銷1的鼻部16提供銷1和箱2的相對(duì)面彼此不接觸的非接觸區(qū)域18。另一方面，銷的密封面13和箱的密封面23彼此接觸，銷的臺(tái)肩面14和箱的臺(tái)肩面24彼此接觸。通過加長銷1的唇部而形成具有非接觸區(qū)域18的鼻部16，該非接觸區(qū)域18具有在銷的端面和密封面13之間的不與箱接觸的筒狀外表面，唇部的壁厚以及相應(yīng)的臺(tái)肩面的壁厚和密封面的壁厚可在有限的管壁厚的限制內(nèi)被增大，并且鋼管用螺紋接頭的耐壓縮性以及鋼管用螺紋接頭的形成抵抗內(nèi)外壓的密封的能力可被顯著提高。