專利名稱：帶螺紋的薄壁鉆管接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于鉆管的接頭，并且更特別地涉及用于薄壁鉆管的帶螺紋的接頭。
背景技術(shù)：
用于鉆管的接頭將扭矩力從一個管部分傳遞到另一個管部分。由于較薄的壁厚， 接頭通常比管的其余部分更脆弱。在特定的鉆鑿深度下，鉆管變得太長，以至于重量比所需的鉆鑿?fù)七M(jìn)力還要大。為了在鉆管的鉆頭端保持所需的鉆鑿?fù)七M(jìn)力，在鉆管的相對端需要增大的回拉張力負(fù)荷。因此，當(dāng)鉆鑿深度變深時，接頭需要高的張力負(fù)荷能力。可以修改帶螺紋的接頭以使其更堅固。US 5，788，401中提出了這樣一種技術(shù)方案，其中公開了一種具有負(fù)的螺紋壓力側(cè)面的薄壁鉆管接頭。利用相對于與中心軸線垂直的方向成7. 5° -15°的負(fù)壓力側(cè)面以提供降低的應(yīng)力狀態(tài)，從而解決問題。進(jìn)一步，接頭的螺紋段沿著接頭的軸向長度漸縮，且保持螺紋深度。這一技術(shù)方案的問題在于這樣的鉆管接頭難以制造。因此，需要一種改進(jìn)的鉆管接頭。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的用于薄壁鉆管的接頭。一個特別的目的在于提供一種既堅固又容易制造的接頭。所述接頭包括陽型構(gòu)件和陰型構(gòu)件，它們通過螺紋連接而可以互相連接起來。根據(jù)第一方面，提供了一種在薄壁鉆管中的接頭的構(gòu)件，其具有中心軸線并且包括用于形成螺紋接頭的螺紋，其中，所述螺紋具有螺紋底部、螺紋頂部、壓力側(cè)面和間隙側(cè)面，其特征在于，所述壓力側(cè)面具有相對于與中心軸線垂直的方向成小于7. 5°、但大于 0°的負(fù)角的部分。當(dāng)討論所述側(cè)面和螺紋頂部的角度時，可以理解的是，所意圖的是各個表面的主要角度，并且在各表面的邊緣處的任何半徑都應(yīng)當(dāng)被忽略。所述接頭的強(qiáng)度部分地取決于接頭部件的壁厚。淺的螺紋深度能使接頭構(gòu)件的壁厚更大。利用這種技術(shù)方案，螺紋深度能夠被減小并且壁厚增大，從而提供為更深的鉆鑿提供更堅固的接頭?？梢允箯埩?24000N增大至479000N，這能轉(zhuǎn)換成增加大約300m的更深的鉆鑿。負(fù)角被定義為產(chǎn)生底切側(cè)面表面的角度。對于薄壁鉆管，這意味著管具有的壁厚， 不包括所述螺紋，大約是3mm-6. 4mm、大約3mm_5. 6mm或者大約3mm_4. 2mm。在進(jìn)一步的實施例中，壓力側(cè)面部分相對于與中心軸線垂直的方向的負(fù)角可以是大約1° -6°、大約2° -5°、大約4° -5°或者大約5°。為了能夠減小螺紋深度以獲得增大的壁厚，所述構(gòu)件的材料必須足夠堅固以應(yīng)付由于減小深度而在螺紋上增大的張力負(fù)荷。一個實施例提供了一種由基本上完全硬化鋼制成的接頭構(gòu)件。當(dāng)鋼是完全硬化的而不僅僅是表面硬化時，不會產(chǎn)生能導(dǎo)致螺紋頂部破裂的熱影響區(qū)。在進(jìn)一步的實施例中，被定義為在螺紋底部和螺紋頂部之間的徑向距離的螺紋深度可以是大約0. 5mm-0. 8mm、大約0. 5mm_0. 7mm或者大約0. 5mm_0. 6mm。為了能夠更有效地利用所述螺紋深度以用于更效的力傳遞以及更好的張力負(fù)荷能力，在一個實施例中，在螺紋底部和螺紋頂部中的至少一個的材料厚度可以朝向構(gòu)件的端部漸縮。這意味著螺紋深度沿著構(gòu)件的有螺紋在其上延伸的表面不是恒定的。該技術(shù)方案可以是，當(dāng)陽型構(gòu)件連接至陰型構(gòu)件時，在陽型構(gòu)件和陰型構(gòu)件之間產(chǎn)生漸縮的間隙。具有這種效果的進(jìn)一步優(yōu)點是，可以在螺紋之間為灰塵和油脂提供更多的空間，否則灰塵和油脂可能引起干擾并且在連接中減少張力負(fù)荷能力。在另一個實施例中，螺紋底部可以與中心軸線基本上平行，并且螺紋頂部的材料厚度朝向所述構(gòu)件的端部漸縮。在一個實施例中，螺紋的間隙側(cè)面可以具有相對于與中心軸線垂直的方向成小于 45°的角度的部分。在另一個實施例中，螺紋的間隙側(cè)面可以具有這樣一部分，所述部分的角度在所述螺紋的不同段是不同。在靠近構(gòu)件的端部定位的第一螺紋段上的相當(dāng)大的角度可以促進(jìn)陽型構(gòu)件與陰型構(gòu)件的裝配。然后，在一個實施例中，間隙側(cè)面可以具有相對于與中心軸線垂直的方向成大約10°到40°、大約20°到35°或者大約30°的角度的部分。第一個螺紋段可以定位得比第二螺紋段更靠近構(gòu)件的端部。第二段可以具有相對于與中心軸線垂直的方向成大約0°到15°、大約1°到10°或者大約5°的角度的間隙側(cè)面部分。不同的螺紋段的間隙側(cè)面角可以根據(jù)表1組合成不同的實施例。X指示第一和第二段的間隙側(cè)面角組合的明確公開。
權(quán)利要求
1.一種在薄壁鉆管中的接頭的構(gòu)件(1，101)，所述構(gòu)件具有中心軸線(A)并且包括用于形成螺紋接頭的螺紋G)，其中，所述螺紋具有螺紋底部(6，106)， 螺紋頂部(7，107)， 壓力側(cè)面(8，108)，以及間隙側(cè)面(9，109)， 其特征在于，所述壓力側(cè)面(8，108)具有相對于與所述中心軸線㈧垂直的方向成小于7. 5°、但是大于0°的負(fù)角的部分。
2.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其中，相對于與所述中心軸線(A)垂直的方向的所述負(fù)角 (21)是大約1°至6°、大約2°至5°或者大約4°至5°。
3.如前述權(quán)利要求中任一項所述的構(gòu)件，其中，所述構(gòu)件由基本上完全硬化鋼制成。
4.如前述權(quán)利要求中任一項所述的構(gòu)件，其中，在所述螺紋底部(6，106)和所述螺紋頂部(7，107)之間的徑向距離(32)是大約0. 5mm-0. 8mm、大約0. 5mm-0. 7mm或者大約 0. 5mm-0. 6mm。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的構(gòu)件，其中，至少在所述螺紋底部(6，106)和所述螺紋頂部(7，107)中的一個處的材料厚度朝向所述構(gòu)件的端部(5,10 漸縮。
6.如權(quán)利要求5所述的構(gòu)件，其中，所述螺紋底部(6，106)與所述中心軸線基本平行， 并且所述螺紋頂部(7，107)的材料厚度朝向所述構(gòu)件的端部(5,10 漸縮。
7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的構(gòu)件，其中，所述螺紋的一段具有相對于與所述中心軸線垂直的方向成小于45°的角度03)的間隙側(cè)面(9，109)部分。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的構(gòu)件，其中，所述螺紋具有第一段和第二段，所述第一段和第二段具有不同間隙側(cè)面角。
9.如權(quán)利要求8所述的構(gòu)件，其中，所述第一段定位得比所述第二段更靠近所述構(gòu)件的端部(5，105)，并且所述第一段具有相對于與所述中心軸垂直的方向成如下角度02)的間隙側(cè)面部分(12)大約10°至40°， 大約20°至；35°， 或者大約30°，并且所述第二段具有相對于與所述中心軸線垂直的方向成如下角度03)的間隙側(cè)面部分(9，109)大約0°至15°， 大約1°至10°， 或者大約5°。
10.如前述權(quán)利要求中任一項所述的構(gòu)件，其中，螺距是每厘米大約0.8到1. 6個螺紋、 每厘米大約0. 8到1. 2個螺紋、或者每厘米大約1個螺紋。
11.如前述權(quán)利要求中任一項所述的構(gòu)件，其中，所述壓力側(cè)面和所述間隙側(cè)面中的至少一個經(jīng)由超過大約0. IOmm或者超過大約0. 15mm的半徑連接到所述螺紋底部。
12.如前述權(quán)利要求中任一項所述的構(gòu)件，其中，所述壓力側(cè)面和所述間隙側(cè)面中的至少一個經(jīng)由超過大約0. IOmm或者超過大約0. 15mm或者超過大約0. 20mm的半徑連接到所述螺紋頂部。
13.如前述權(quán)利要求中任一項所述的構(gòu)件，其中，所述構(gòu)件是陽型構(gòu)件，并且所述螺紋沿著所述構(gòu)件的外部延伸。
14.如權(quán)利要求13所述的構(gòu)件，其中，所述螺紋頂部(7)的材料厚度以相對于所述中心軸線成大約1.7°至2. 5°或者大約2°至2. 5°的角度06)漸縮。
15.如權(quán)利要求13所述的構(gòu)件，其中，所述螺紋頂部(7)的材料厚度以相對于所述中心軸線成大約0.2°至0.6°、大約0.3°至0.5°、大約0.3°至0. 4°或者大約0. 34°的角度(26)漸縮。
16.如權(quán)利要求1-12中任一項所述的構(gòu)件，其中，所述構(gòu)件是陰型構(gòu)件，并且所述螺紋沿著所述構(gòu)件的內(nèi)部延伸。
17.如權(quán)利要求16所述的構(gòu)件，其中，所述螺紋頂部(107)的材料厚度以相對于所述中心軸線成大約0.2°至0.6°、大約0.2°至0.4°、大約0.2°至0. 3°或者大約0.的角度(120)漸縮。
18.一種用于鉆管的接頭系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求13-15中任一項所述的陽型構(gòu)件和如權(quán)利要求16或17所述的陰型構(gòu)件。
19.如權(quán)利要求18所述的接頭系統(tǒng)，其中，所述構(gòu)件中的一個構(gòu)件的螺紋頂部和所述構(gòu)件中的另一個構(gòu)件的螺紋底部之間具有漸縮的間隙O01，202).
20.如權(quán)利要求19所述的接頭系統(tǒng)，其中，所述間隙處于至少兩個并置的螺紋之上。
21.—種薄壁鉆管系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求18-20中任一項所述的接頭系統(tǒng)，其中，所述陽型構(gòu)件布置在第一薄壁鉆管上，并且所述陰型構(gòu)件布置在第二薄壁鉆管上。
全文摘要
一種用于薄壁鉆管的接頭的構(gòu)件(1)，其具有中心軸線(A)并且包括用于形成螺紋接頭的螺紋(4)。所述螺紋具有螺紋底部(6)、螺紋頂部(7)、壓力側(cè)面(8)和間隙側(cè)面(9)。所述壓力側(cè)面(8)具有相對于與中心軸線(A)垂直的方向成小于7.5、但是至少為0的負(fù)角(21)的部分。
文檔編號E21B17/042GK102365417SQ201080014010
公開日2012年2月29日 申請日期2010年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日
發(fā)明者戈蘭·巴克 申請人:山特維克知識產(chǎn)權(quán)股份有限公司