[發(fā)明專利]抗壓性能提高的油田用管狀接頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310394531.9
• 申請日: 2008-11-04
• 公開（公告）號: CN103791181B
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·布賴漢;A·G·貝利;M·赫格勒
• 申請（專利權(quán)）人: VAM美國有限責(zé)任公司
• 主分類號: F16L15/06
• 分類號: F16L15/06
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所11038
• 代理人: 趙培訓(xùn)

本申請是名稱為“抗壓性能提高的油田用管狀接頭”、國際申請日為2008年11月4日、國際申請?zhí)枮镻CT/US2008/012444、國家申請?zhí)枮?00880111519.X的發(fā)明專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油田用管狀螺紋接頭，更特別地涉及具有錐形螺紋和扭矩臺肩(torque shoulder)的高可靠性接頭。油田用管狀螺紋接頭具有使抗壓性能和容許扭轉(zhuǎn)負荷增大的特征，更特別地，管狀接頭限制了預(yù)加載損耗。

背景技術(shù)

與油田用管狀接頭相關(guān)的常見問題在于壓力對接頭的影響以及所造成的預(yù)加載的損耗。盡管許多接頭能夠經(jīng)受高壓縮負荷，預(yù)加載的優(yōu)點會在壓力降低時喪失，導(dǎo)致接頭滲漏。常見的油田用接頭包括位于不同直徑上的兩階梯式軸向隔開的螺紋，以及位于階梯螺紋之間的中間扭矩臺肩。

未鐓粗的整體式接頭(例如，平式或半平式外徑接頭)在其加工時具有管壁厚度的固有限制。平式接頭具有與管子相同的外徑。半平式接頭也稱作膨脹母接頭，因為管子在加工陰(母)接頭的一端膨脹。與鐓鍛不同，模鍛或冷成型可以將壁部移動到不同的位置，但不會顯著影響厚度。接頭設(shè)計人員經(jīng)常面臨需要平衡許多特征的問題。這包括密封件、耐用的螺紋形狀以及儲存預(yù)加載扭矩的位置，最通常地為扭矩臺肩形式。在保持接頭性能同時將這些特征容納在有限空間內(nèi)是相當(dāng)困難的。

市場上存在一些整體式、兩階梯式、負承載牙側(cè)、錐形、雙密封接頭。GP ANJO包括負承載牙側(cè)螺紋形狀、兩階梯式、錐形螺紋螺距、15度扭矩臺肩角、內(nèi)密封和位于陰螺紋端面處的外密封。Hydril SLX具有負承載牙側(cè)螺紋形狀、兩階梯式、錐形螺紋螺距、15度扭矩臺肩角、內(nèi)密封和位于小階梯上的外密封中部接頭。VAM SLIJII接頭具有負承載牙側(cè)螺紋形狀、兩階梯式、錐形螺紋螺距、豎直的扭矩臺肩角、內(nèi)密封和位于陰螺紋端面處的外密封。市場上還存在整體式、單階梯式、負承載牙側(cè)、錐形、單密封接頭。Hydril 523接頭具有負承載牙側(cè)燕尾螺紋形狀、負對扣牙側(cè)燕尾螺紋形狀、單階梯、錐形螺紋螺距、由承載牙側(cè)和對扣牙側(cè)同步嚙合獲得的扭矩臺肩、內(nèi)密封和由螺紋潤滑劑和螺紋牙形提供的外密封。這些接頭由于其使用對扣牙側(cè)作為止推臺肩而稱作楔形螺紋。

已經(jīng)存在在最終裝配位置具有承載牙側(cè)和對扣牙側(cè)嚙合的螺紋。這些包括API接頭，所述API接頭包括通常稱作8牙圓(eight-round)的LTC和STC。這些稱作牙側(cè)對牙側(cè)螺紋。Grant Prideco的TC-II接頭生產(chǎn)線具有承載和對扣牙側(cè)嚙合。這些螺紋由于滑脫而在整體式接頭中大量棄用。滑脫是為柔性更大的接頭，例如整體接頭所特有的現(xiàn)象。當(dāng)這些接頭承受高拉伸載荷，螺紋由于作用在承載牙側(cè)上的徑向反作用力而脫離和斷開。負承載牙側(cè)形狀解決了該問題。

普通螺紋形狀包括齒根對齒頂接觸。這為大部分負承載牙側(cè)螺紋以及包括偏梯形螺紋形狀的一部分API接頭所共有。缺少負承載牙側(cè)使該形狀不為整體接頭所希望。在缺少楔部的情況下，負承載牙側(cè)和齒根對齒頂螺紋形狀是用于高性能整體接頭的最常見的螺紋形狀。這種螺紋形狀的薄弱部在對扣牙側(cè)間隙中。這為防止粘扣所必需，但是限制了其抗壓、抗彎和抗扭性能。

最后，楔形螺紋使用不同的承載和對扣牙側(cè)導(dǎo)程以在裝配期間產(chǎn)生牙側(cè)對牙側(cè)和/或齒根對齒頂嚙合，同時避免正或負牙側(cè)角下的粘扣。這種螺紋形狀的缺點是缺少與其位置和對金屬與金屬密封的影響相關(guān)的裝配重復(fù)性。這可以用長、低錐形密封件進行補償，所述密封件具有較低的干涉變化性和較高的軸向位置變化性。通過與承載牙側(cè)同時嚙合的螺旋抗壓牙側(cè)連同負承載牙側(cè)角獲得高抗壓、抗彎和抗扭強度，從而避免滑脫和選擇用于附加徑向支撐的負對扣牙側(cè)。

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，下面將披露改進的油田用管狀接頭，其使用改進的扭矩臺肩以限制壓縮對預(yù)加載損失的影響。

發(fā)明內(nèi)容

接頭包括螺旋扭矩臺肩以限制壓縮對預(yù)加載損失的影響。接頭可以用于錐形的兩階梯式接頭，其中，扭矩臺肩是中部階梯并且可以包含齒根對齒頂接觸、負承載牙側(cè)螺紋形狀。具有可獲得扭矩臺肩的有限材料的接頭，例如平式和半平式整體接頭可以明顯受益于這些特征。螺旋轉(zhuǎn)矩臺肩和位于扭矩臺肩螺紋上的嚙合抗壓牙側(cè)在有限的徑向間隔的情況下增大了軸向承壓面積。可以利用螺旋轉(zhuǎn)矩臺肩的軸向長度和承壓表面實現(xiàn)這些目標(biāo)。