本發(fā)明涉及一種管狀組件，其通過(guò)裝配連接于類似的組件以形成連續(xù)的管道系統(tǒng)。有利地，本發(fā)明應(yīng)用于生產(chǎn)由鉆管、重型鉆管和鉆鋌形成的鉆桿，鉆管、重型鉆管和鉆鋌規(guī)則地裝配在一起和分開。這種鉆桿尤其可用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)以鉆探油氣井。或者，這種管狀組件也可用在鉆桿立管中或用于實(shí)際上是操作這種井時(shí)的立管中。

背景技術(shù)：

每個(gè)管狀組件具有至少一個(gè)螺紋端部元件，即陽(yáng)式端部元件或陰式端部元件。一般說(shuō)來(lái)，一個(gè)管狀組件具有一個(gè)陽(yáng)式端部元件和一個(gè)相對(duì)的陰式端部元件。一個(gè)螺紋端部元件用于與另一個(gè)組件的具有互補(bǔ)螺紋的端部元件進(jìn)行裝配。連接時(shí)，兩個(gè)組件的兩個(gè)端部元件形成一個(gè)連接機(jī)構(gòu)。

車螺紋的管狀組件在精心控制的符合擰緊、有時(shí)是密封的技術(shù)要求的負(fù)荷之下進(jìn)行連接，其視使用條件而定。一般說(shuō)來(lái)，連接機(jī)構(gòu)的螺紋端部元件具有至少一個(gè)軸向?qū)佣?，該軸向?qū)佣嗽谘b配結(jié)束時(shí)起作用，并通過(guò)施加預(yù)定裝配轉(zhuǎn)矩抵靠相應(yīng)的表面夾緊。擰緊結(jié)束時(shí)施加的裝配轉(zhuǎn)矩稱為對(duì)凸肩的轉(zhuǎn)矩，相當(dāng)于軸向?qū)佣似鹱饔盟璧霓D(zhuǎn)矩。

當(dāng)兩個(gè)組件彼此裝配時(shí)，對(duì)凸肩施加太小的轉(zhuǎn)矩，例如過(guò)早停止裝配，會(huì)形成不符合技術(shù)規(guī)范的連接機(jī)構(gòu)。那么，跳出斷開聯(lián)接或意外斷開的危險(xiǎn)很高。在斷開聯(lián)接本身發(fā)生之前，也可能喪失緊固性。擰緊不夠，會(huì)使連接機(jī)構(gòu)快速磨損，增大意圖斷開的難度。

對(duì)凸肩施加過(guò)高轉(zhuǎn)矩，例如轉(zhuǎn)矩過(guò)度，也會(huì)導(dǎo)致連接機(jī)構(gòu)不符合技術(shù)規(guī)范。部分組件處于塑性變形危險(xiǎn)之中，會(huì)因轉(zhuǎn)矩過(guò)度而損壞。因此，每一組件的不同表面之間意欲配合，不再得到確保。連接機(jī)構(gòu)的工況難以預(yù)測(cè)。這種損壞難以修復(fù)。

為了限制這些危險(xiǎn)，對(duì)凸肩的標(biāo)稱上限轉(zhuǎn)矩通常確定在凸肩轉(zhuǎn)矩，對(duì)凸肩的下限轉(zhuǎn)矩通常確定在屈服轉(zhuǎn)矩。固定于對(duì)凸肩的標(biāo)稱轉(zhuǎn)矩及其容差范圍，可確保連接機(jī)構(gòu)在所需使用條件下具有令人滿意的機(jī)械強(qiáng)度。限定于該范圍，可限制故障危險(xiǎn)。對(duì)凸肩的容許轉(zhuǎn)矩范圍的限制隨每種組件配置而改變。這種限制的標(biāo)稱值取決于組件的尺寸，特別是壁厚，其隨所需應(yīng)用而變化。

實(shí)際上，裝配/斷開操作在困難的條件下就地進(jìn)行，例如在海上平臺(tái)上進(jìn)行。實(shí)際裝配條件可能與實(shí)驗(yàn)室中的理論條件大不相同。

在本發(fā)明的應(yīng)用中，一個(gè)連接機(jī)構(gòu)的一個(gè)螺紋端部元件可具有兩個(gè)軸向上分開的軸向?qū)佣?，分別為內(nèi)對(duì)接端和外對(duì)接端，在裝配結(jié)束時(shí)起作用，通過(guò)施加預(yù)定的標(biāo)稱裝配轉(zhuǎn)矩，緊固在相應(yīng)的表面上。對(duì)接表面加倍，則增大這些連接機(jī)構(gòu)的預(yù)定裝配轉(zhuǎn)矩。

待鉆井很復(fù)雜，很長(zhǎng)，對(duì)上游管狀組件施加的轉(zhuǎn)矩隨著上游管狀組件與下游管狀組件之間距離的增大而增大。本發(fā)明旨在通過(guò)提出管狀組件來(lái)改善這種情況，所述管狀組件能通過(guò)提出比現(xiàn)行的連接機(jī)構(gòu)高的標(biāo)稱裝配轉(zhuǎn)矩用于耐高工作負(fù)荷，而既不增大連接機(jī)構(gòu)的外部尺寸，也不增大管柱的重量。此外，本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提出一種端部元件，特別是一種對(duì)接端，其完整性在整個(gè)使用中得到保持，其對(duì)液體的密封即使在多次裝配-斷開操作之后也予以確保。

對(duì)于相同的壁厚來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的管狀組件具有至少一個(gè)對(duì)接端，其有效表面大于公知管狀組件的有效表面。本發(fā)明的配置意味著局部接觸壓力不增大，從而防止塑化并確保對(duì)接端保持張緊牽引，因而即使在使用中也保持不透水。

使用高裝配轉(zhuǎn)矩，本發(fā)明的對(duì)接面上的接觸壓力每單位面積的負(fù)荷與普通環(huán)形曲面或環(huán)面的負(fù)荷相同。因此，超過(guò)其可能發(fā)生塑化現(xiàn)象的裝配轉(zhuǎn)矩較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明提供一種管狀鉆桿組件，其具有端部元件，端部元件具有回轉(zhuǎn)軸線并且設(shè)有圍繞回轉(zhuǎn)軸線延伸的螺紋，端部元件適于通過(guò)裝配連接于另一個(gè)管狀鉆桿組件的設(shè)有互補(bǔ)螺紋的相應(yīng)的端部元件，端部元件具有至少一個(gè)外對(duì)接端，所述外對(duì)接端布置成在裝配結(jié)束時(shí)另一個(gè)管狀組件的相應(yīng)的外對(duì)接端接觸，其中，所述外對(duì)接端具有至少一個(gè)螺旋面，螺旋面的螺旋軸線與回轉(zhuǎn)軸線重合。

在另一方面中，本申請(qǐng)人提出一種具有兩個(gè)如上所述的不同組件的兩個(gè)端部元件的連接機(jī)構(gòu)。兩個(gè)組件通過(guò)第一組件的端部元件與第二組件的相應(yīng)的端部元件的裝配而彼此連接。

單獨(dú)地或彼此組合地，組件可具有以下可選的特征。

特別是，螺紋具有螺紋斷面角，使得螺旋面的螺旋角小于或等于螺紋的螺紋斷面角。有利地，螺旋角可以在0.5°至7°的范圍內(nèi)。

特別是，圍繞螺旋面可以在其上延伸的回轉(zhuǎn)軸線的角部分之和可以在180°至360°的范圍內(nèi)。

由于存在螺旋面，端部元件還具有連接于所述螺旋面的至少一個(gè)圓周端部的圓周凸肩。

特別是，該圓周凸肩可具有至少一個(gè)大致平面的平表面，該平表面的平面與回轉(zhuǎn)軸線形成一個(gè)在0°至75°的范圍內(nèi)的角。特別是，圓周凸肩可具有至少一個(gè)大致平面的平表面，其平面可平行于回轉(zhuǎn)軸線或者可與回轉(zhuǎn)軸線重合。

根據(jù)不同的實(shí)施方式，圓周凸肩可經(jīng)由一個(gè)圓角半徑或者一個(gè)傾斜的平面連接于螺旋面。特別是，當(dāng)存在圓角半徑時(shí)，其可具有在0.5至10.0毫米的范圍內(nèi)的曲率半徑。

有利地，端部元件可具有兩個(gè)對(duì)接端，即一個(gè)內(nèi)對(duì)接端和一個(gè)外對(duì)接端，兩個(gè)對(duì)接端中每個(gè)都具有至少一個(gè)圓周凸肩?；蛘?，端部元件可具有兩個(gè)對(duì)接端，即分別為內(nèi)對(duì)接端和外對(duì)接端，只有外對(duì)接端設(shè)有一個(gè)螺旋面。

特別是，端部元件可具有僅位于外對(duì)接端上的單個(gè)螺旋面。

有利地，螺旋面可與螺紋隔開一定距離；車螺紋的端部與螺旋面之間的距離可尤其為至少8毫米。

更具體地，本發(fā)明也涉及一種具有本發(fā)明的兩個(gè)管狀鉆桿組件的連接機(jī)構(gòu)，其中，一個(gè)組件的外對(duì)接端或者另一個(gè)組件的相應(yīng)的外對(duì)接端之一布置在管狀鉆桿組件的端部元件的自由遠(yuǎn)端部。

附圖說(shuō)明

在下面參照附圖進(jìn)行的詳細(xì)說(shuō)明中，本發(fā)明的其他特征、細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)將顯示出來(lái)，附圖如下：

圖1是本發(fā)明的兩個(gè)組件的縱向局部剖面圖；

圖2是本發(fā)明的組件的陽(yáng)式端部元件的透視圖；

圖3是本發(fā)明的組件的陽(yáng)式端部元件的一個(gè)實(shí)施變型的透視圖；

圖4是本發(fā)明的組件的對(duì)應(yīng)圖3的陽(yáng)式端部元件的陰式端部元件的透視圖；

圖5至8是本發(fā)明的組件的端部元件的細(xì)部的實(shí)施變型的透視圖；

圖9、10和11是本發(fā)明的組件的陽(yáng)式端部元件的實(shí)施變型的透視圖；

圖12是本發(fā)明的設(shè)有三個(gè)螺旋面的陽(yáng)式端部元件的另一個(gè)實(shí)施變型。

具體實(shí)施方式

附圖和下面的描述大致涉及具有特定屬性的元件。因此，它們不僅用來(lái)更好地理解本發(fā)明，而且也有助于必要時(shí)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限定。

第一管狀組件1和第二管狀組件101示于圖1。組件1和101通常呈一個(gè)圍繞回轉(zhuǎn)軸線xx的回轉(zhuǎn)體的形式。在圖1中，組件1和101彼此對(duì)準(zhǔn)。因此，回轉(zhuǎn)軸線xx重合?；剞D(zhuǎn)軸線xx的方向稱為軸向方向。

為便于理解，第二組件101的數(shù)字標(biāo)號(hào)加上100。組件1和101每個(gè)都具有一個(gè)端部元件2或者103。這里，第一組件1具有一個(gè)陽(yáng)式端部元件2(或者銷件)，而第二管狀組件101具有一個(gè)陰式端部元件103(或者箱狀件)。組件1和101每個(gè)都具有一個(gè)規(guī)則的管部分9或者109。規(guī)則的管部分9與陽(yáng)式端部元件2成整體，并且在相對(duì)的一端部與第二陰式端部元件(未示出)成整體，第二陰式端部元件與陰式端部元件103相同。同樣，規(guī)則的管部分109與陰式端部元件103成整體，并且在相對(duì)的一端部也與另一個(gè)陽(yáng)式端部元件(未示出)成整體，所述另一個(gè)陽(yáng)式端部元件與陽(yáng)式端部元件2相同。

兩個(gè)組件1和101的規(guī)則的管部分9和109彼此相似。管狀組件1和101在結(jié)構(gòu)和材料上是不透水的。特別是，管狀組件形成金屬結(jié)構(gòu)，尤其由鋼或者鉻鎳鐵合金制成。作為一個(gè)實(shí)施例，材料的等級(jí)約為130ksi，屈服強(qiáng)度在120000至140000psi的范圍內(nèi)；但是，也可選自約為140ksi、150ksi和165ksi的更高等級(jí)，以及更低鋼級(jí)，例如那些限定在約為80ksi或者95ksi甚至110ksi的鋼級(jí)。端部元件2和103可由與管9和109的材料相同或者不同的材料制成。

這里，端部元件，特別是2和103，其構(gòu)型符合標(biāo)準(zhǔn)api-7，或者api-rp-7g，或者甚至iso-10407-1。在實(shí)施變型中，端部元件2和103具有專有的構(gòu)型，例如以商標(biāo)express銷售的端部元件，或者甚至wo-2006/092649或wo-2012/089305中描述的端部元件。

規(guī)則的管部分9在形狀上通常呈圓柱形，對(duì)于長(zhǎng)組件例如鉆管長(zhǎng)度在5至15米的范圍內(nèi)，對(duì)于短組件例如井口使用的耐磨插入件長(zhǎng)度在1至5米的范圍內(nèi)。內(nèi)徑例如在25至400毫米的范圍內(nèi)，而外徑在50至500毫米的范圍內(nèi)。

通過(guò)將端部元件摩擦焊接于一個(gè)管的形成規(guī)則的部分9的每個(gè)端部，可獲得組件1。組件101可采用相同的制造方式。在這種情況下，規(guī)則的管部分9的端部可以已經(jīng)鍛造、鐓鍛或者增厚，以增大金屬的徑向表面。如在圖1中可見，焊接平面5或者105分別在規(guī)則的管部分9和109分別與端部元件2和103之間的接合部形成?；蛘撸軤罱M件可以是整體的，即無(wú)焊接，由單個(gè)坯件獲得。規(guī)則的管部分9、109在圖2至8上未示出。

端部元件2、103在形狀上通常呈管狀。端部元件2、103分別具有外表面11、121，其大致為圓柱形。

端部元件2、103分別具有內(nèi)表面17、127或者鉆孔，其大致為圓柱形。

一般說(shuō)來(lái)，組件1和101的回轉(zhuǎn)面與屬于回轉(zhuǎn)軸線xx的中心大致同心。組件1、101的壁的厚度在周向上是大致均勻的，在端部元件的位置除外。

使用中，組件1用作動(dòng)筒(ram)操縱。作動(dòng)筒通過(guò)組件的端部元件2或103來(lái)保持組件1。端部元件2和103非常適合于承受施加的負(fù)荷，在裝配/斷開操作期間尤其如此。特別是，外接觸面11或者121局部地具有最大外徑，用于接納在工作管鉗的卡爪中，以確保待形成連接頭的最終裝配轉(zhuǎn)矩。此外接觸面是在鉆桿旋轉(zhuǎn)期間抵靠井壁摩擦接觸的接觸面。

現(xiàn)在參照?qǐng)D1、2和3說(shuō)明組件1的陽(yáng)式端部元件2的三個(gè)實(shí)施方式。陽(yáng)式端部元件2具有大致錐形的外表面12，在該外表面上形成至少一個(gè)稱為陽(yáng)螺紋的外螺紋。端部元件2還具有一個(gè)端部表面13和一個(gè)中央表面16。錐形的外表面12軸向上位于端部表面13與中央表面16之間。端部表面13和中央表面16沒有任何螺紋。在所示的實(shí)施例中，端部表面13和中央表面16具有大致圓柱形的型面。

在所示的實(shí)施例中，帶有螺紋的錐形的外表面12具有帶有單頭螺線的螺紋。

端部表面13連接于一個(gè)大致根據(jù)端部元件2的厚度延伸、大致垂直于端部表面13的表面15。該表面形成一個(gè)內(nèi)對(duì)接端15。內(nèi)對(duì)接端15在分離條件下限定組件1的端部元件2的自由遠(yuǎn)端部。該內(nèi)對(duì)接端15在內(nèi)部連接于大致圓柱形的內(nèi)表面17。內(nèi)對(duì)接端15稱為陽(yáng)式內(nèi)對(duì)接端。

中央表面16通過(guò)一個(gè)大致沿端部元件2的一部分厚度延伸的表面連接于外接觸面11。該中央表面形成一個(gè)外對(duì)接端18。外對(duì)接端18形成組件1的端部元件2的一個(gè)外凸肩。外對(duì)接端18稱為陽(yáng)式外對(duì)接端。

有利地，內(nèi)對(duì)接端15和外對(duì)接端18中至少一個(gè)具有一個(gè)螺旋面。在端部元件2具有單個(gè)螺旋面的情況下，該螺旋面在外對(duì)接端18上形成，如同圖2所示的螺旋面38的情形。

在圖2中，螺旋面38與螺紋隔開一定距離。沒有螺紋的中央表面16的軸向長(zhǎng)度d1可被限定；特別是，該距離d1至少為8毫米，例如小于24毫米。該距離d1相當(dāng)于螺旋面38與大致錐形的具有螺紋的外表面12之間沿軸線xx的最小軸向距離。

螺旋面38由與回轉(zhuǎn)軸線xx重合的螺旋軸線限定。螺旋面38的螺旋方向相當(dāng)于錐形的外表面12的螺紋的方向。螺旋面38具有一個(gè)螺旋角α。錐形的外表面12的螺紋具有一個(gè)螺紋斷面角β。在該實(shí)施例中，螺旋面38的螺旋角α等于螺紋的螺紋斷面角β。

顯然，螺旋面38不是平面的。從另一個(gè)視角來(lái)看，螺旋面38限定一個(gè)表面，其位置隨涉及的角區(qū)段或組件1的所述角部分而沿軸向方向變化。

在圖2中，外對(duì)接端18通過(guò)一個(gè)環(huán)形斜面20連接于外表面11。

在圖3所示的一個(gè)實(shí)施變型中，端部元件2具有兩個(gè)螺旋面，從而內(nèi)對(duì)接端15具有螺旋面35，外對(duì)接端18具有螺旋面38。

在圖3中，螺旋面35也與螺紋隔開一定距離。沒有螺紋的端部表面13的軸向長(zhǎng)度d2可被限定；特別是，該距離d2至少為8毫米，例如小于24毫米。該距離d2相當(dāng)于螺旋面35與大致錐形的具有螺紋的外表面12之間沿軸線xx的最小軸向距離。該距離d2也相當(dāng)于端部元件2的自由遠(yuǎn)端部與車螺紋的外表面12之間的軸向距離。

在圖2和3所示的實(shí)施方式中，螺旋面38的每個(gè)角部分在徑向方向上延伸，即垂直于回轉(zhuǎn)軸線xx延伸。換句話說(shuō)，從通過(guò)回轉(zhuǎn)軸線xx的縱剖面來(lái)看，螺旋面38的型面可由一條在徑向方向上定向的直線段表示。因此，螺旋面38的寬度大致等于外對(duì)接端18的徑向距離。相對(duì)于內(nèi)對(duì)接端15來(lái)說(shuō)，類似的分析適用于螺旋面。

在實(shí)施變型(未示出)中，螺旋面38的型面可為直線的，相對(duì)于徑向方向具有一個(gè)非零傾角。在這種情況下，螺旋面38具有通常錐形的構(gòu)型。因此，螺旋面38的寬度大致大于外對(duì)接端18的徑向厚度。在其他實(shí)施變型中，螺旋面38的型面可以是曲面的，例如為凹面的或者凸面的。因此，螺旋面38的徑向?qū)挾却笾麓笥谕鈱?duì)接端18。

在圖2和3所示的實(shí)施方式中，螺旋面35和38在其相應(yīng)的對(duì)接端的整個(gè)圓周即約360°上延伸。螺旋面35和38的螺旋角α大致相同。在該實(shí)施例中，螺旋角α大致等于錐形外表面12的螺紋的螺紋斷面角β。螺旋面38的螺旋角α例如在0.5°至7°的范圍內(nèi)。

螺旋面35和38的存在導(dǎo)致在每個(gè)對(duì)接端15和18上形成一個(gè)圓周凸肩36或39。兩個(gè)圓周凸肩可以是大致平面的，每個(gè)都形成一個(gè)具有軸線xx的平面。其可設(shè)計(jì)成處于相同的平面上。

因此，端部元件2的外對(duì)接端18具有圓周凸肩39。圓周凸肩39在端部元件2的軸向位置上延伸，其與螺旋面38在其上延伸的軸向位置相同。當(dāng)螺旋面38為360°時(shí)，圓周凸肩39使螺旋面38的兩個(gè)圓周端部彼此連接。

圖5示出圖3所示實(shí)施方式的圓周凸肩36的細(xì)部。螺旋面35的兩個(gè)圓周端部在軸向方向上對(duì)準(zhǔn)，并且因此這里，圓周凸肩36具有零圓周分量。在圖2和3所示的實(shí)施例中，螺旋面38的圓周端部在軸向方向上對(duì)準(zhǔn)，這里，圓周凸肩39具有零圓周分量。在這些構(gòu)型中，圓周凸肩39限定一個(gè)通過(guò)軸線xx的平面。特別是在圖3中，圓周凸肩36和39限定在相同的平面上。

在圖6中，圓周凸肩36具有大致平面的表面。平表面的平面與回轉(zhuǎn)軸線xx形成一個(gè)角γ。在圖2和3所示的實(shí)施例中，圓周凸肩36和39的相應(yīng)的平表面的平面，這里與回轉(zhuǎn)軸線xx大致重合。因此，角γ大致為零。圓周凸肩36和39的平表面大致垂直于螺旋面35和38延伸，或大或小具有螺旋角。

在圖2所示的實(shí)施例中，圓周凸肩39通過(guò)銳邊界或邊緣連接于螺旋面38的兩個(gè)圓周端部。對(duì)于圓周凸肩36和39來(lái)說(shuō)，圖3上也是這種情況。

圖6、7和8示出螺旋面的實(shí)施變型。為使這些實(shí)施變型更清楚，其示于內(nèi)對(duì)接端15上。顯然，每個(gè)實(shí)施變型也可應(yīng)用于螺旋面位于外對(duì)接端18上的實(shí)施方式，如圖9、10和11所示。這些實(shí)施變型與圖3所示實(shí)施方式的不同之處主要在于，螺旋面35在小于360°的角部分上延伸。螺旋面35的兩個(gè)圓周端部在軸向方向上未對(duì)準(zhǔn)。使之聯(lián)接的圓周凸肩36具有一個(gè)非零圓周分量。圓周凸肩36在具有幾度例如1°至15°之間的一個(gè)角部分上延伸。

在圖6、7和8所示的實(shí)施變型中，從通過(guò)回轉(zhuǎn)軸線xx的縱剖面來(lái)看，圓周凸肩36的表面的型面可由在徑向方向上定向的直線段表示。如同螺旋面35那樣，在一實(shí)施變型中，圓周凸肩36的型面是直線的，相對(duì)于徑向方向具有一個(gè)傾角。在其他實(shí)施變型中，圓周凸肩36的表面的型面可以是曲面的，例如是凹形的或者凸形的。

在圖6所示的實(shí)施變型中，圓周凸肩36具有大致平面的表面。平表面的平面與回轉(zhuǎn)軸線xx形成一個(gè)角γ。這里，角γ是非零的，例如在0°至75°的范圍內(nèi)。如同圖2那樣，圓周凸肩36通過(guò)銳邊界或邊緣連接于螺旋面35的兩個(gè)圓周端部。

在圖7所示的實(shí)施變型中，圓周凸肩36具有兩個(gè)圓角半徑，一個(gè)是凹形的，另一個(gè)是凸形的。圓角半徑每個(gè)都具有一個(gè)曲率半徑，分別標(biāo)記為r1和r2。圓周凸肩36與螺旋面35之間的連接部不具有銳邊界或邊緣。在一個(gè)未示出的實(shí)施變型中，圓周凸肩36可以不必具有一個(gè)平表面，以致圓角半徑由一個(gè)拐點(diǎn)彼此連接，使得圓周凸肩36在螺旋面35的兩個(gè)圓周端部之間形成大致連續(xù)的聯(lián)接。這里，曲率半徑r1和r2大致相等。曲率半徑r1和r2例如在0.5至10毫米的范圍內(nèi)。

在圖8所示的實(shí)施變型中，圓周凸肩36具有兩個(gè)大致平面的、彼此相交的表面。第一平面36'與回轉(zhuǎn)軸線xx形成一個(gè)零角γ。與圖3所示的情況相反，平表面經(jīng)由一個(gè)呈斜面形式的、這里大致為45°的第二平面36"連接于螺旋面35的兩個(gè)圓周端部之一。這里，斜面設(shè)置在具有螺旋面35的凹形連接部一側(cè)。替換地或附加地，斜面也可設(shè)置在具有螺旋面35的凸形連接部一側(cè)。

在其他實(shí)施變型中，螺旋面35在稍大于360°、即一轉(zhuǎn)加少數(shù)幾度例如361°至365°之間上延伸。因此，螺旋面35的圓周端部部分在組件1的一單個(gè)角部分在軸向方向上略微疊置。因此，圓周凸肩36成形成一個(gè)使螺旋面35的兩個(gè)圓周端部彼此連接的凹部。

在圖9、10和11所示的實(shí)施變型(未示出)中，內(nèi)對(duì)接端15可以不具有一個(gè)螺旋面，而在一個(gè)實(shí)施變型中，內(nèi)對(duì)接端設(shè)有單個(gè)螺旋面。

在其他實(shí)施方式中，對(duì)接端15具有一個(gè)螺旋面35，該螺旋面在一個(gè)顯著小于360°、例如小于270°、或者更優(yōu)選地小于180°或小于90°的角部分上延伸。

在螺旋面在一個(gè)顯著小于360°的角部分上延伸的情況下，因此，對(duì)接端具有所述單個(gè)螺旋面、單個(gè)圓周凸肩以及對(duì)接端的其余角部分，該其余角部分限定呈一個(gè)環(huán)的一部分形式的表面。所述呈一個(gè)環(huán)的一部分形式的表面的型面，從縱剖面來(lái)看，可以是平面的并平行于徑向方向，相對(duì)于徑向方向可以是平面的和傾斜的，或甚至是曲面的，例如是凸形的或者凹形的。對(duì)接端18沿圓周相繼地具有呈一個(gè)環(huán)的一部分形式的表面、螺旋面38和圓周凸肩39。在這種情況下，圓周凸肩39使螺旋面38的一個(gè)圓周端部連接于所述呈一個(gè)環(huán)的一部分形式的表面的一個(gè)圓周端部。

在圖12所示的實(shí)施變型中，對(duì)接端18具有至少兩個(gè)螺旋面38。因此，對(duì)接端18具有與螺旋面38一樣多的圓周凸肩39。對(duì)接端18沿圓周相繼地具有一個(gè)第一螺旋面38'、一個(gè)第一圓周凸肩39'、一個(gè)第二螺旋面38"、以及一個(gè)第二圓周凸肩39"。在圖12所示的實(shí)施例中，內(nèi)對(duì)接端15也具有一個(gè)螺旋面35，因此，其構(gòu)成一個(gè)具有三個(gè)螺旋面的實(shí)施方式。

根據(jù)本發(fā)明，n個(gè)螺旋面的存在可以同n個(gè)呈一個(gè)環(huán)的一部分形式的平表面相結(jié)合。因此，對(duì)接端沿圓周具有一系列的n個(gè)組合，每個(gè)組合由一個(gè)螺旋面、一個(gè)呈一個(gè)環(huán)形式的表面以及一個(gè)圓周凸肩構(gòu)成。

n個(gè)螺旋面在其上延伸的角部分之和例如在180°至360°的范圍內(nèi)。

上述描述中關(guān)于對(duì)接端15的每個(gè)特征、實(shí)施方式、實(shí)施變型和組合，可以轉(zhuǎn)用到對(duì)接端18上，反之亦然。此外，組件1的第一端部元件2可具有：

i)一個(gè)根據(jù)上述實(shí)施方式之一的位于里側(cè)的對(duì)接端15，以及一個(gè)具有本身公知的構(gòu)型的位于外側(cè)的對(duì)接端；

ii)一個(gè)根據(jù)上述實(shí)施方式之一的位于外側(cè)的對(duì)接端18，以及一個(gè)具有本身公知的構(gòu)型的位于里側(cè)的對(duì)接端；

iii)根據(jù)上述實(shí)施方式之一的位于里側(cè)的對(duì)接端15與位于外側(cè)的對(duì)接端18的組合，對(duì)接端15和18類似；或者

iv)根據(jù)上述實(shí)施方式之一的位于里側(cè)的對(duì)接端15與根據(jù)上述實(shí)施方式之一的位于外側(cè)的對(duì)接端18的組合，對(duì)接端15和18具有不同的構(gòu)型。

圓周凸肩36或39可布置在組件1的相同的角部分上，如圖3所示，或者彼此偏置。

現(xiàn)在參照?qǐng)D1和4來(lái)說(shuō)明組件101的陰式端部元件103的兩個(gè)實(shí)施方式。圖4所示的陰式端部元件103與圖3所示的組件1的陽(yáng)式端部元件2的形狀匹配。因?yàn)樾螤钇ヅ洌灾辽倏善谕麅?nèi)對(duì)接端15與外對(duì)接端18可在360°上與陰式端部元件103的相應(yīng)的表面密封接合，車螺紋的部分可接合在一起。

陰式端部元件103具有一個(gè)大致錐形的內(nèi)表面122，在該內(nèi)表面上設(shè)有內(nèi)螺紋。端部元件103還具有一個(gè)端部表面或遠(yuǎn)端表面126以及一個(gè)中央表面或臨近表面123。錐形的內(nèi)表面122的螺紋軸向上位于端部表面126與中央表面123之間。端部表面126和中央表面123沒有螺紋。端部表面126和中央表面123為大致圓柱形，與陽(yáng)式端部元件2的中央表面16和端部表面13的形狀匹配。一個(gè)空間設(shè)置在這些相應(yīng)的圓柱形部分之間，以形成用于沉淀在螺線上的潤(rùn)滑脂的一個(gè)回流區(qū)；該潤(rùn)滑脂的沉淀量可能多于裝配結(jié)束時(shí)設(shè)在螺線之間的剩余孔隙空間。

端部表面126的直徑大于中央表面123的直徑。錐形的內(nèi)表面122的螺紋徑向上位于端部表面126與中央表面123之間。

在連接期間，裝配軸線相當(dāng)于回轉(zhuǎn)軸線xx。裝配方向由錐形的外表面12和錐形的內(nèi)表面122的互補(bǔ)螺紋的方向加以限定。圖3和4所示的實(shí)施方式具有帶常規(guī)裝配方向的螺紋，即端部元件2、103具有右旋螺線。

都大致圓柱形的中央表面123和內(nèi)表面127，經(jīng)由一個(gè)大致沿端部元件103的厚度的一部分延伸的表面彼此連接。該表面形成一個(gè)對(duì)接端125。內(nèi)對(duì)接端125形成組件101的端部元件103的一個(gè)內(nèi)凸肩。

都大致圓柱形且同心的端部表面126和外表面121，經(jīng)由一個(gè)大致沿端部元件103的厚度延伸的表面彼此連接。該表面形成一個(gè)外對(duì)接端128。外對(duì)接端128在斷開聯(lián)接狀態(tài)限定組件101的端部元件103的自由遠(yuǎn)端部或者終端部。

因其相應(yīng)的徑向位置，內(nèi)對(duì)接端125可稱為陰式內(nèi)對(duì)接端，而外對(duì)接端128可稱為陰式外對(duì)接端。

組件101的端部元件103的內(nèi)對(duì)接端125對(duì)應(yīng)組件1的端部元件2的內(nèi)對(duì)接端15。對(duì)接端125的形狀與對(duì)接端15的形狀匹配。對(duì)接端15和對(duì)接端125布置成在裝配結(jié)束時(shí)彼此抵靠夾持接觸，從而在內(nèi)對(duì)接端15面對(duì)對(duì)接端125的所有部位，獲得足夠的接觸壓力，以確保對(duì)流體密封，至少是對(duì)液體密封。

組件101的端部元件103的外對(duì)接端128對(duì)應(yīng)組件1的端部元件2的外對(duì)接端18。對(duì)接端128的形狀與對(duì)接端18的形狀匹配。對(duì)接端18和對(duì)接端128布置成在裝配結(jié)束時(shí)彼此抵靠夾持接觸，從而在外對(duì)接端18面對(duì)對(duì)接端128的所有部位，獲得足夠的接觸壓力，以確保對(duì)流體密封，至少是對(duì)液體密封。

在兩個(gè)組件1和101通過(guò)裝配彼此連接時(shí)獲得的連接機(jī)構(gòu)中，第一組件1的端部元件2對(duì)應(yīng)第二組件101的端部元件103。n個(gè)螺旋面35或38與n個(gè)螺旋面145或148相同，n個(gè)圓周凸肩36或39與設(shè)置在端部元件103上的n個(gè)圓周凸肩146或149相同。

在圖4中，螺旋面148與螺紋隔開一定距離。沒有螺紋的端部表面126沿軸線xx具有軸向距離d3，距離d3不是必須等于軸向距離d1。軸向距離d3也相當(dāng)于端部元件103的自由遠(yuǎn)端部與車螺紋的錐形的內(nèi)表面122之間的距離。該非零的軸向距離d3至少為8毫米，例如小于24毫米。

錐形的外表面12的螺紋和錐形的內(nèi)表面122的螺紋互補(bǔ)。

這里，錐形的外表面12的螺紋和錐形的內(nèi)表面122的螺紋為單螺線。在實(shí)施變型中，螺紋具有幾個(gè)螺線，例如兩個(gè)、三個(gè)或者四個(gè)螺線。這些稱為多頭螺紋。螺紋具有恒定的螺距。

現(xiàn)在來(lái)說(shuō)明兩個(gè)組件1和101的連接操作。在圖1或者圖3和4所示的實(shí)施例中，第一組件1的陽(yáng)式端部元件2與第二組件101的陰式端部元件103連接在一起。這相當(dāng)于使第二組件101的陽(yáng)式端部元件(如同2)與第一組件1的陰式端部元件(如同103)連接。因此，上述第一組件1的每一表面可與第二組件101的一個(gè)相應(yīng)的表面配合。在斷開聯(lián)接操作即斷開期間，下列情況及其次序相反。

在連接之前，組件1和101彼此對(duì)準(zhǔn)，使得其回轉(zhuǎn)軸線xx重合，第一組件1的陽(yáng)式端部元件2面對(duì)第二組件101的陰式端部元件103布置。

開始連接時(shí)：

-陽(yáng)式端部元件2通過(guò)沿回轉(zhuǎn)軸線xx平移運(yùn)動(dòng)，部分插入到陰式端部元件103中，以使組件1、101彼此相向移動(dòng)；

-利用螺旋運(yùn)動(dòng)，錐形的外表面12的螺紋與錐形的內(nèi)表面122的螺紋彼此接合。

在旋擰結(jié)束時(shí)：

-外表面11和121大致沿軸向方向處于彼此的延伸部分中，且彼此接近；

-內(nèi)表面17和127大致沿軸向方向處于彼此的延伸部分中，且彼此接近；

-對(duì)接端15抵靠對(duì)接端125接觸。換句話說(shuō)，內(nèi)對(duì)接端15和125彼此接觸；

-對(duì)接端18抵靠對(duì)接端128接觸。換句話說(shuō)，外對(duì)接端18和128彼此接觸；

-n個(gè)螺旋面35抵靠n個(gè)螺旋面145接觸。換句話說(shuō)，螺旋面35和145成對(duì)地接觸；

-n個(gè)螺旋面38抵靠n個(gè)螺旋面148接觸。換句話說(shuō)，螺旋面38和148成對(duì)地接觸；

-n個(gè)圓周凸肩36面對(duì)n個(gè)圓周凸肩146彼此接近。換句話說(shuō)，圓周凸肩36和146成對(duì)地彼此接近；

-n個(gè)圓周凸肩39面對(duì)n個(gè)圓周凸肩149彼此接近。換句話說(shuō)，圓周凸肩39和149成對(duì)地彼此接近。

擰緊結(jié)束時(shí)：

-外表面11和121形成一個(gè)從一個(gè)組件1、101到另一個(gè)組件的準(zhǔn)連續(xù)外表面；

-內(nèi)表面17和127形成一個(gè)從一個(gè)組件1、101到另一個(gè)組件的準(zhǔn)連續(xù)外鉆孔；

-對(duì)接端15抵靠對(duì)接端125夾持接觸，其意味著可施加大裝配轉(zhuǎn)矩；

-對(duì)接端18抵靠對(duì)接端128夾持接觸，其意味著可施加大裝配轉(zhuǎn)矩；

-圓周凸肩36和146接觸或者差不多接觸；

-圓周凸肩39和149接觸或者差不多接觸。

具有至少一個(gè)螺旋面的本發(fā)明的對(duì)接端的有效表面大于現(xiàn)有技術(shù)中由一個(gè)呈一個(gè)平面環(huán)形式的、垂直于回轉(zhuǎn)軸線xx的表面構(gòu)成的對(duì)接端。例如通過(guò)機(jī)加工使螺旋面成形成管狀組件的平表面意味著，可增大負(fù)荷傳遞表面。端部元件的徑向尺寸，例如內(nèi)徑和外徑以及管壁厚度，保持不變。使用中發(fā)生故障的危險(xiǎn)和斷開操作期間的難度得以減少。

作為例子，對(duì)于圖3所示的其螺旋面分別在外對(duì)接端和內(nèi)對(duì)接端上形成的實(shí)施方式來(lái)說(shuō)，對(duì)于在車螺紋的區(qū)域中具有單頭螺線的連接部獲得下列結(jié)果：

對(duì)于具有相同構(gòu)型、具有兩個(gè)螺旋面、但在車螺紋的區(qū)域中設(shè)有雙頭螺線的連接部結(jié)果如下：

螺線的螺距越大，螺旋角會(huì)越大，因此，可獲得對(duì)于提高標(biāo)稱裝配轉(zhuǎn)矩的有益效果。

應(yīng)當(dāng)指出，有利地，當(dāng)螺線為多頭時(shí)，最終裝配轉(zhuǎn)矩方面的增益較大。因?yàn)橛卸嗦菥€頭時(shí)螺距較大，所以增大螺紋斷面角意味著可獲得螺旋角的增大。

也應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)通常從鉆井頂端長(zhǎng)距離布置在井的深底、極難對(duì)其產(chǎn)生高裝配扭矩的小直徑管狀組件提高增益，可獲得另一種很大的優(yōu)點(diǎn)。

在外側(cè)上分開圓周凸肩39和149的距離從連接機(jī)構(gòu)的外側(cè)可見。因此，這可構(gòu)成一個(gè)目視指示器，以使操作員監(jiān)控裝配質(zhì)量。

當(dāng)圓周凸肩39和149以及如果適當(dāng)?shù)膱A周凸肩36和146接觸時(shí)，對(duì)抗裝配的反作用力驟然增大。因此，圓周凸肩36和146或者圓周凸肩39和149形成圓周對(duì)接端以停止裝配。延續(xù)裝配所需的轉(zhuǎn)矩驟然增大。此驟然增大易于由配有測(cè)力傳感器的裝配工具檢測(cè)到。裝配可在發(fā)生轉(zhuǎn)矩過(guò)大之前停止。當(dāng)檢測(cè)到轉(zhuǎn)矩驟然增大時(shí)停止裝配可自動(dòng)進(jìn)行。連接機(jī)構(gòu)的組件1、101的端部元件例如2和103的損壞危險(xiǎn)得以減少。

本發(fā)明不局限于僅作為例子給出的上述組件和連接機(jī)構(gòu)的實(shí)施例，而包括現(xiàn)有技術(shù)人員在以下權(quán)利要求書的范圍實(shí)施的任何實(shí)施變型。