專利名稱：螺紋管接頭抗疲勞性的改進的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進承受變化應(yīng)力的螺紋管接頭的抗疲勞性的方法。該接頭包括一種含有錐形外螺紋的內(nèi)管件和一種含有錐形內(nèi)螺紋的外管件。通過旋合，錐形內(nèi)螺紋與錐形外螺紋配合，所述的管件間產(chǎn)生剛性互連，并且在螺紋的徑向載荷傳遞區(qū)域之間產(chǎn)生徑向干涉。
這類螺紋接頭主要用于烴或類似物質(zhì)的鉆井的生產(chǎn)管柱。
背景技術(shù)：
這種徑向干涉主要是防止螺紋接頭在使用中的斷裂-這將帶來很大的災(zāi)難，這還使得螺紋接頭非常龐大。
在已知的這類螺紋接頭中，徑向干涉是通過螺紋牙頂和相應(yīng)螺紋牙根之間的接觸獲得的，特別是內(nèi)螺紋的牙頂和外螺紋的牙根之間的接觸。
因此，相應(yīng)螺紋牙頂和螺紋牙根之間的這種接觸區(qū)域就構(gòu)成了螺紋的徑向載荷傳遞區(qū)域。
已經(jīng)確認(rèn)，當(dāng)這樣的螺紋接頭承受變化的應(yīng)力時，除了在應(yīng)力集中區(qū)例如在承載螺紋面根部由于疲勞而斷裂外，在螺紋牙根的接觸區(qū)域還會出現(xiàn)微裂紋，如果在該區(qū)域存在變化的大拉伸應(yīng)力，微裂紋會進一步發(fā)展，這會降低接頭的抗疲勞性。
這種現(xiàn)象主要發(fā)生在旋轉(zhuǎn)的鉆井管柱上，因此要求在稱之為“工具接頭”的很厚連接件中切制出這類產(chǎn)品螺紋。所述“工具接頭”包括具有倒圓的牙頂和牙根的三角形深螺紋。這種螺紋牙根和螺紋牙頂之間沒有接觸，一般也沒有徑向干涉。即使實現(xiàn)了這種干涉，徑向載荷將會傳遞到螺紋面上，而螺紋面上的拉伸應(yīng)力比螺紋牙根的要小得多。能夠想到的是，承載螺紋面是面向所考慮的管件自由端的相對側(cè)的并與螺紋接頭軸線成60°的螺紋面。入扣螺紋面(stabbing flanks)對稱布置，與軸線的夾角相同。
這種現(xiàn)象還發(fā)生在連接海上平臺與海底的管柱上，在海浪、海風(fēng)、海潮和洋流的作用下會導(dǎo)致管柱上產(chǎn)生變化的拉伸與彎曲載荷。
但是，對于這類接頭，不可能總生產(chǎn)出大深度的螺紋，而三角形螺紋具有從正在鉆井中使用的管件脫扣或跳出的危險。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要克服這些缺點。
特別地，本發(fā)明的目的具體是提出一種在技術(shù)領(lǐng)域中限定的方法并提供這樣的螺紋，其中每條螺紋都含有一個與螺紋軸線基本上呈垂直延伸的承載螺紋面(load flank)，而且所述徑向載荷傳遞區(qū)域在徑向上與外螺紋和內(nèi)螺紋的螺紋牙根包絡(luò)線相隔一定距離，與螺紋軸線所成的夾角小于40°。
術(shù)語“螺紋牙根包絡(luò)線”的意思是，包絡(luò)距螺紋牙頂最遠(yuǎn)的螺紋牙根的錐形表面。
由于徑向載荷傳遞區(qū)域與螺紋牙根包絡(luò)線之間有一定的徑向間隔，螺紋牙根包絡(luò)線之外的材料中存在的拉伸應(yīng)力不會影響在螺紋牙根中形成的微裂紋，因此不會對接頭的抗疲勞性產(chǎn)生不利影響。
本發(fā)明的可選特征，即補充或替代特征列舉如下-所述的徑向載荷傳遞區(qū)域由i)相對于螺紋牙根包絡(luò)線在至少一個螺紋的螺紋牙根上形成的至少一個螺旋狀凸起的牙頂與ii)位于相應(yīng)螺紋的螺紋牙頂上的端面區(qū)域構(gòu)成；-一個或者多個凸起布置在外螺紋牙根上；-凸起的牙頂呈凸起狀地彎曲；-凸起通過一個或多個圓形凹入部分與螺紋牙根相連；-所述各個凸起由在所考慮的螺紋牙根上形成的螺旋肋的牙頂構(gòu)成；-所述徑向載荷傳遞區(qū)域包括至少兩條螺旋肋的牙頂，這兩條螺旋肋沿外螺紋的螺紋牙根呈軸向連續(xù)；-所述徑向載荷傳遞區(qū)域包括凸臺的頂部，所述凸臺在所考慮的螺紋的螺紋牙根上從承載螺紋面的牙根延伸到入扣螺紋面的牙根；-所述徑向載荷傳遞區(qū)域包括凸臺的頂部，所述凸臺支承在所考慮的螺紋的一個螺紋面上；-所述的端面區(qū)域位于相應(yīng)的螺紋的螺紋牙頂，每個所述端面區(qū)域都具有部分包絡(luò)各個凸起的凹入螺旋面。
-所述徑向載荷傳遞區(qū)域由外螺紋與內(nèi)螺紋的入扣螺紋面各自的中間區(qū)域構(gòu)成，所述的中間區(qū)域與螺紋的軸線所成的角度小于所述螺紋面的附近區(qū)域所成的角度；-所述中間區(qū)域與螺紋軸線之間的夾角基本上為零；-所述徑向載荷傳遞區(qū)域就是在外螺紋與內(nèi)螺紋的徑向高度主要部分上構(gòu)成外螺紋與內(nèi)螺紋入扣螺紋面的斜面；-所述斜面與螺紋軸線之間的夾角范圍為20°～40°；-該斜面與螺紋軸線之間的夾角大約為27°；-本發(fā)明是在稱之為完整螺紋的全高螺紋的區(qū)域中實現(xiàn)的；-本發(fā)明是在完整螺紋的區(qū)域和非完整螺紋的區(qū)域中實現(xiàn)的，特別是在尾部螺紋的區(qū)域中；-外螺紋的牙型包括限定螺紋牙根并與所述斜面相切的第一圓形凹入部分；-外螺紋的牙型包括第二圓形凹入部分，所述第二圓形凹入部分的曲率半徑小于第一圓形部分的曲率半徑且在此相切并與承載螺紋面相切；-限定內(nèi)螺紋牙根的溝槽在軸向上從第一壁面延伸到第二壁面，第一壁面由承載螺紋面構(gòu)成，而第二壁面與內(nèi)螺紋的斜面相連；-所述溝槽的輪廓包括由第一和第二圓形凹入部分框定的中央凹入圓形部分，所述第一和第二圓形凹入部分分別與所述的第一和第二壁面相切且其曲率半徑小于中央圓形部分的曲率半徑；-內(nèi)螺紋的牙型包括與第二圓形部分和所述斜面相切的圓形凸起部分，圓形凸起部分與第二圓形部分之間的拐點區(qū)域構(gòu)成第二壁面。
本發(fā)明還涉及到一種用于實現(xiàn)以上所限定方法的螺紋管接頭，包括含有錐形外螺紋的內(nèi)管件和含有錐形內(nèi)螺紋的外管件，通過旋合，錐形內(nèi)螺紋與外螺紋配合使所述的管件間產(chǎn)生剛性互連，并且在螺紋的徑向載荷傳遞區(qū)之間產(chǎn)生徑向干涉。
根據(jù)本發(fā)明的螺紋接頭至少包括以下的一種特征-所述的徑向載荷傳遞區(qū)域由i)相對于螺紋牙根包絡(luò)線在至少一個螺紋的牙根上形成的至少一個螺旋狀凸起的牙頂與ii)相應(yīng)螺紋牙頂上的端面區(qū)域構(gòu)成；-所述徑向載荷傳遞區(qū)域包括凸臺的頂部，所述凸臺在所考慮的螺紋的螺紋牙根上從承載螺紋面的牙根延伸到入扣螺紋面的牙根；-所述徑向載荷傳遞區(qū)域包括凸臺的頂部，所述凸臺支承在所考慮的螺紋的一個螺紋面上；-所述徑向載荷傳遞區(qū)域由外螺紋與內(nèi)螺紋的入扣螺紋面各自的中間區(qū)域構(gòu)成，所述的中間區(qū)域與螺紋的軸線所成的角度小于該螺紋面的附近區(qū)域所成的角度；-所述徑向載荷傳遞區(qū)域就是在外螺紋和內(nèi)螺紋的徑向高度主要部分上構(gòu)成外螺紋與內(nèi)螺紋入扣螺紋面的斜面，而外螺紋的牙型包括限定螺紋牙根并與所述斜面相切的第一圓形凹入部分；-所述徑向載荷傳遞區(qū)域就是在外螺紋與內(nèi)螺紋的徑向高度主要部分上構(gòu)成外螺紋與內(nèi)螺紋入扣螺紋面的斜面，而限定內(nèi)螺紋牙根的溝槽在軸向上從第一壁面延伸到第二壁面，第一壁面由承載螺紋面構(gòu)成，而第二壁面與內(nèi)螺紋的斜面相連。


現(xiàn)在將參考附圖在下文中詳細(xì)說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點。
圖1～6是本發(fā)明不同管接頭的螺紋軸向部分剖面視圖。
圖7所示為圖1中的螺紋在內(nèi)管件上的一種應(yīng)用。
具體實施例方式
圖1中顯示的部分螺紋管接頭包括內(nèi)管件1和外管件2，它們分別含有錐形外螺紋3和錐形內(nèi)螺紋4。內(nèi)螺紋4的牙型為常規(guī)的梯形，其限定了承載螺紋面(load flank)5、入扣螺紋面(stabing flank)6、螺紋牙根7和螺紋牙頂8。承載螺紋面5與螺紋的軸線基本垂直地延伸，即與圖中的水平軸線垂直，但入扣螺紋面6與螺紋軸線形成了接近于90°的不同角度。螺紋牙根7和螺紋牙頂8基本上與軸線平行，牙根7和牙頂8通過圓形部分與螺紋面5和6相連。螺紋面6的傾斜方向使得由內(nèi)螺紋形成的螺旋狀溝槽沿牙根7的方向收縮。
內(nèi)螺紋4的形狀可以特別地對應(yīng)于一種牙型，這種牙型在美國石油學(xué)會規(guī)范API 5CT中稱之為“斜梯形(buttress)”牙型。
“斜梯形”螺紋的錐度為6.25％(1/16)，每英寸長度上有5條螺紋，承載螺紋面的角度為+3°，而入扣螺紋面的角度為+10°。
還可以使用其他螺紋，特別是由”斜梯形”螺紋類型演變而來的螺紋。
外螺紋3包括承載螺紋面10、入扣螺紋面11和螺紋牙項12以及螺紋牙根13。承載螺紋面10、入扣螺紋面11和螺紋牙頂12的位置分別面向螺紋面5與6以及螺紋牙根7，其方向分別與之相同。螺紋牙根13的位置面向螺紋牙頂8并沿與軸線平行的方向延伸，但由兩條螺旋肋14中斷。肋14相對于螺紋牙根13的高度最好處于大約0.2～0.4mm的范圍內(nèi)。牙頂12和牙根13通過圓形部分與螺紋面10和11相連。兩條肋14具有完全相同的外形，以及具有與螺紋3和4相同的螺距。兩條肋14在軸向上有一定距離，從而在它們之間留下了一小部分平的牙底13，而另兩部分分別位于兩條肋的側(cè)面。肋14具有圓的牙頂15，牙頂15限定了肋與內(nèi)螺紋牙頂8之間的螺旋形接觸線。肋14也通過圓形部分連接到外螺紋的牙底13。
鑒于本發(fā)明的布置，當(dāng)螺紋3與4相互擰合為一體時，承載螺紋面5、10會相互抵靠，在管件1和2之間會獲得徑向干涉配合，在管件1和2之間傳遞的徑向載荷通過接觸線15進行傳遞，而接觸線15在徑向上與螺紋牙根13相隔一定的距離。這樣，由于應(yīng)力變化或輕微的相對運動而可能在此形成的微裂紋就不會進一步發(fā)展，拉伸應(yīng)力僅存在于螺紋牙根下方、螺紋牙根13的包絡(luò)線E的內(nèi)側(cè)(即，在圖1中該包絡(luò)線的下面)。
應(yīng)當(dāng)注意，擰合后在外螺紋牙頂12與內(nèi)螺紋牙根7之間會存在徑向間隙。在入扣螺紋面6與11之間也存在軸向間隙，這種軸向間隙最好應(yīng)降到最小。特別地，外螺紋牙頂12與內(nèi)螺紋牙根7之間的徑向間隙是該螺紋牙根與內(nèi)螺紋承載面5之間圓形部分的函數(shù)。該圓形部分的曲率半徑應(yīng)當(dāng)被最大化，以限制有害于抗疲勞性的應(yīng)力集中。對于外承載螺紋面和外螺紋牙根13之間的圓形部分同樣是這樣。
圖2顯示了設(shè)置有各自螺紋3a與4a的內(nèi)管件1a和外管件2a的一部分。標(biāo)記5，7，8，10和12表示已參考圖1描述過的元件，并將不再說明。與圖1相比，外螺紋牙根13a面向內(nèi)螺紋牙頂8連續(xù)沿與螺紋軸線平行的方向延伸。外螺紋的入扣螺紋面有三部分，即傾角與圖1中螺紋面6和11基本相同、并通過圓形部分與牙根13a相連的部分20、傾角與部分20相同并通過圓形部分與螺紋牙頂12相連的部分21，以及沿與軸線平行的方向延伸并通過圓形部分與部分20和21相連的中間部分22。類似地，內(nèi)螺紋的入扣螺紋面也包括三部分，即部分24和25以及中間部分26。部分24和25的傾角與部分20和21的傾角相同，其位置分別面向它們，并通過圓形部分分別與螺紋牙頂8和螺紋牙根7連接。部分26面向部分22沿軸向延伸并通過圓形部分與部分24和25連接。當(dāng)擰合螺紋3a和4a以獲得徑向干涉時，通過入扣螺紋面的部分22和26傳遞徑向載荷，這兩部分在徑向上與外螺紋的螺紋牙根13a和外螺紋牙根的包絡(luò)線E相隔一定的距離，因此就產(chǎn)生了參考圖1所描述的效果。
以上關(guān)于外螺紋牙頂12和內(nèi)螺紋牙根7之間的徑向間隙以及承載螺紋面和螺紋牙根之間的圓形部分的結(jié)論也適用于圖2中的接頭。入扣螺紋面的部分21-25之間以及部分20-24也存在軸向間隙。
圖3部分顯示了設(shè)置有各自螺紋3b，4b的內(nèi)管件1b和外管件2b。如同上文描述的實施方案，內(nèi)螺紋與外螺紋的承載面5、10基本上是徑向延伸，而它們的螺紋牙頂8、12基本上是軸向延伸。關(guān)于螺紋牙根和入扣螺紋面，它們的輪廓由直線和下文描述的圓形部分組合限定，通過一種屬于外徑從177.8～339.73mm(7”～13”3/8)的管柱的管接頭示例說明了其曲率半徑值。
與垂直于螺紋接頭軸線的外承載螺紋面10相對，外螺紋牙頂12的直線軸輪廓通過圓形凸起部分30與入扣螺紋面相連，入扣螺紋面由與軸線成27°角的并沿軸線方向遠(yuǎn)離螺紋面5的直線31構(gòu)成。在與牙頂12的相反一端，段31與具有大于1mm例如1.5mm左右的大曲率半徑的圓形凹入部分32相切，凹入部分32限定了外螺紋的牙根。另一個曲率半徑為0.3mm的圓形凹入部分33與圓形部分32以及承載螺紋面10的徑向直線輪廓相切。
雙圓形部分32+33使得可以將承載螺紋面10根部的應(yīng)力集中降至最低。
與承載螺紋面5相對，內(nèi)螺紋牙頂8的軸向直線輪廓通過具有大曲率半徑的圓形凸起部分35與入扣螺紋面相連，入扣螺紋面由傾角與段31相同的直線段36構(gòu)成。與圓形部分35相對，段36與具有小曲率半徑的圓形凸起部分37相切，而圓形凸起部分37自身與同樣具有小曲率半徑的圓形凹入部分38相切，圓形部分37和38的公切線形成了一個拐點區(qū)域，該拐點區(qū)域的傾斜方向與段31和36的相同，與軸線成70°夾角。跟隨圓形部分38的是另外兩個圓形凹入部分39和40，其曲率半徑分別大于和小于1mm，圓形部分40與承載螺紋面5相連。圓形部分38和39的公切線呈軸線定向并限定了內(nèi)螺紋牙根。
圓形部分36，37，38，39，40集合構(gòu)成了一種溝槽。雙圓形部分39-40使得可以將承載螺紋面5根部的應(yīng)力集中降至最低。
圓形部分37，38之間的拐點區(qū)域構(gòu)成了所述溝槽的一個壁面；承載螺紋面5構(gòu)成另一個壁面。
當(dāng)螺紋3b和4b相互擰合時，除了承載螺紋面5，10之間以及入扣螺紋面31，36在軸向上的支承外，還會在由傾斜段31，36限定的入扣螺紋面之間獲得徑向干涉，而傾斜段31，36在徑向上與外螺紋牙根的包絡(luò)線E相隔一定的距離，從而產(chǎn)生根據(jù)圖1所描述的優(yōu)點。
圖3所示的實施方案具有一定的優(yōu)點a.由承載螺紋面和入扣螺紋面上的螺紋支承生成的預(yù)應(yīng)力能夠降低螺紋牙根的幾何應(yīng)力集中系數(shù)；b.入扣螺紋面31，36處的支承能夠減弱在軸向壓縮載荷和彎曲載荷作用下可能產(chǎn)生的軸向接觸(參見圖7)。
c.入扣螺紋面31，36與軸線成27°角(即與軸線的垂線成63°)，這可以將由所述螺紋面的軸向支承而生成的扭矩相對于由徑向干涉所生成的扭矩降到最小。
入扣螺紋面3與軸線的夾角大于40°會導(dǎo)致軸向支承所引起的擰合扭矩過大并帶來不利。該角最好小于30°。
而且，夾角太大則要求大大降低螺紋寬度的誤差，這對于螺紋的生產(chǎn)成本不利。同樣，充分小的夾角能夠使螺紋牙頂產(chǎn)生一定的適應(yīng)性，這可以將載荷更好地分布在承載螺紋面上。
相反，入扣螺紋面與軸線的夾角小于20°會導(dǎo)致螺紋的軸向阻力太大。
可以更改所描述和顯示的實施方案，而不偏離本發(fā)明的范圍。因此，圖1中的兩條肋14可以由單條肋或三條或更多的肋替代。肋的頂部可以在軸向具有一定的寬度，而不是軸向斷面上的一個點，這會導(dǎo)致與內(nèi)螺紋牙頂接觸的是一個面接觸而非線接觸。
在圖4所示的實施方案中，肋14由在外承載螺紋面10的根部與外入扣螺紋面11的根部之間延伸的凸臺45替代，與外螺紋牙根13c相連。
在圖5所示的實施方案中，凸臺55的一端與外承載螺紋面5相連并支承在它上面，另一端與外螺紋牙根13d相連。
在圖6所示的實施方案中，肋14e位于外螺紋牙根13e上。在擰合管件1e，2e后，內(nèi)螺紋牙頂8e含有部分地包封了肋14e的凹入螺旋結(jié)構(gòu)。因此，內(nèi)螺紋牙頂和外螺紋牙根的剩余部分之間存在有徑向間隙。
在圖2所示的實施方案中，入扣螺紋面的中間區(qū)域22和26的方向不是必須為軸向，而是可以稍微傾斜于軸線。
在圖1，2以及4～6所示的實施方案中，承載螺紋面的角度可以是稍微為負(fù)角度，例如按照國際專利申請WO-A-84/04352或由申請人銷售的VAM TOP螺紋接頭(目錄n°940，公布日期為1994年7月)中所說明的。
入扣螺紋面的角度可以小于10°或大于10°。
圖7顯示了圖1所示的發(fā)明在一種螺紋接頭中的應(yīng)用，這種接頭的外螺紋3包含類似圖1中所示的具有全高(full height)完整螺紋(perfect threads)43部分以及具有被截斷高度的尾部螺紋(run-outthread)44部分，尾部高度逐漸從在與部分43相連的處的全高位置減小到螺紋牙根的包絡(luò)線E到達管子外表面時的零，外螺紋件形成在管子外表面處。
外螺紋牙根處的肋14可以有利地插入在完整螺紋區(qū)43和尾部螺紋區(qū)44中。
圖7的實施方案也可以用于圖2～6的螺紋。
本發(fā)明可以應(yīng)用于多種類型的徑向干涉螺紋，螺紋可以有單個螺紋部分，或有多個布置在同一錐形面上或布置在多個徑向的不同錐形面上的多個軸向不同的螺紋部分。
螺紋的錐度變化范圍可以非常大，例如處于5％～20％之間。
螺紋牙根和/或牙頂可以平行于接頭的軸線，而不是布置在錐面上，但螺紋仍將保留通常的錐形布置。
外管件可以布置在長管的一端，而其另一端包含內(nèi)管件；那么這種接頭稱為整體接頭。
外管件可以布置在一種設(shè)置有兩個外管件的聯(lián)接器的端部，以構(gòu)成與布置在長管端部的內(nèi)管件連接的螺紋接頭。
螺紋接頭也可以包含已知的軸向定位裝置(支承面41)和已知的密封裝置42。
權(quán)利要求
1.一種改進承受變應(yīng)力螺紋管接頭的抗疲勞性的方法，所述的接頭包含一種含錐形外螺紋(3)的內(nèi)管件(1)、一種含錐形內(nèi)螺紋(4)的外管件(2)，錐形內(nèi)螺紋(4)通過擰合與外螺紋(3)配合，使所述的管件產(chǎn)生剛性互連，并在所述螺紋的徑向載荷傳遞區(qū)(15)之間產(chǎn)生徑向干涉，其特征在于，每種螺紋都有一個與螺紋軸線基本垂直地延伸的承載螺紋面(10，5)，所述的徑向載荷傳遞區(qū)域(15)在徑向上與外螺紋和內(nèi)螺紋的螺紋牙根包絡(luò)線(E)相隔一定距離，與螺紋軸線所成的角度小于40°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述的徑向載荷傳遞區(qū)域由i)相對于螺紋牙根包絡(luò)線在至少一個螺紋的螺紋牙根上形成的至少一個螺旋狀凸起的牙頂與ii)位于相應(yīng)螺紋的螺紋牙頂上的端面區(qū)域構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，一個或多個凸起布置在外螺紋牙根上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的方法，其中，凸起的牙頂呈凸起狀地彎曲。
5.根據(jù)權(quán)利要求2～4中之一的方法，其中，凸起通過一個或多個圓形凹入部分與螺紋牙根相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求2～5中之一的方法，其中，所述的各個凸起由在所考慮的螺紋(3)的螺紋牙根(13)上形成的螺旋肋(14)的牙頂(15)構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，所述的徑向載荷傳遞區(qū)域包含至少兩條螺旋肋(14)的牙頂(15)，螺旋肋(14)沿著外螺紋(3)的螺紋牙根(13)呈軸向連續(xù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2～7中之一的方法，其中，所述的端面區(qū)域位于相應(yīng)的螺紋的螺紋牙頂，每個所述端面區(qū)域都具有部分包絡(luò)各個凸起的凹入螺旋面。
9.根據(jù)權(quán)利要求2～8中之一的方法，其中，所述凸起相對于螺紋牙根的高度范圍大約為0.2～0.4mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述徑向載荷傳遞區(qū)域包含凸臺的頂部，所述凸臺在所考慮的螺紋的螺紋牙根上從承載螺紋面的牙根延伸到入扣螺紋面的牙根。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述的徑向載荷傳遞區(qū)域包括凸臺的頂部，所述凸臺支承在所考慮的螺紋的一個螺紋面上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述的徑向載荷傳遞區(qū)域由外螺紋與內(nèi)螺紋(3a，3b)的入扣螺紋面各自的中間區(qū)域(22，26)構(gòu)成，所述的中間區(qū)域與螺紋的軸線所成的角度小于所述螺紋面的附近區(qū)域(20，21，24，25)與螺紋的軸線所成的角度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，所述中間區(qū)域與螺紋軸線之間的夾角基本上為零。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述的徑向載荷傳遞區(qū)域就是在外螺紋與內(nèi)螺紋(3b，4b)的徑向高度主要部分上構(gòu)成外螺紋與內(nèi)螺紋(3b，4b)入扣螺紋面的斜面(31，36)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中，所述的斜面與螺紋軸線之間的夾角范圍為20°～40°。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中，所述的斜面與螺紋軸線之間的夾角大約為27°。
17.根據(jù)權(quán)利要求14～16中之一的方法，其中，外螺紋的牙型包括限定螺紋牙根并與所述斜面相切的第一圓形凹入部分(32)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中，外螺紋的牙型包括第二圓形凹入部分(33)，第二圓形凹入部分的曲率半徑小于第一圓形部分(32)的曲率半徑且在此相切并與承載螺紋面相切。
19.根據(jù)權(quán)利要求14～18中之一的方法，其中，限定內(nèi)螺紋牙根的溝槽在軸向上從第一壁面延伸到第二壁面(37)，第一壁面由承載螺紋面(5)構(gòu)成，而第二壁面(37)與內(nèi)螺紋的斜面(36)相連。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中，所述溝槽的輪廓包括由第一和第二圓形凹入部分(40，38)框定成的中央凹入圓形部分(39)，所述第一和第二圓形凹入部分分別與所述的第一和第二壁面(5，37)相切且其曲率半徑小于中央圓形部分的曲率半徑。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20的方法，其中，內(nèi)螺紋的牙型包括與第二圓形部分(38)和所述斜面(36)相切的圓形凸起部分(37)，圓形凸起部分與第二圓形部分之間的拐點區(qū)域構(gòu)成第二壁面。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其中，所述徑向載荷傳遞區(qū)域(15)位于全高螺紋或稱之為完整螺紋的螺紋的區(qū)域中。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中，所述徑向載荷傳遞區(qū)域(15)還位于非完整螺紋的區(qū)域中，特別是位于尾部螺紋的區(qū)域中。
24.一種實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求2～9中之一方法的螺紋管接頭，包括含有錐形外螺紋(3)的內(nèi)管件(1)和含有錐形內(nèi)螺紋(4)的外管件(2)，通過擰合錐形內(nèi)螺紋(4)與外螺紋(3)配合使所述的管件間產(chǎn)生剛性互連，并且在所述螺紋的徑向載荷傳遞區(qū)域(15)之間產(chǎn)生徑向干涉，其中，所述的徑向載荷傳遞區(qū)域由i)相對于螺紋牙根包絡(luò)線在至少一個螺紋的螺紋牙根上形成的至少一個螺旋狀凸起的牙頂與ii)相應(yīng)螺紋的螺紋牙頂上的端面區(qū)域構(gòu)成。
25.一種實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求10之方法的螺紋管接頭，包括含有錐形外螺紋(3)的內(nèi)管件(1)和含有錐形內(nèi)螺紋(4)的外管件(2)，通過擰合，錐形內(nèi)螺紋(4)與外螺紋(3)配合使所述的管件間產(chǎn)生剛性互連，并且在所述螺紋的徑向載荷傳遞區(qū)域(15)之間產(chǎn)生徑向干涉，其中，所述的徑向載荷傳遞區(qū)域包含凸臺的頂部，所述凸臺在所考慮的螺紋的螺紋牙根上從承載螺紋面的牙根延伸到入扣螺紋面的牙根。
26.一種實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求11之方法的螺紋管接頭，包括含有錐形外螺紋(3)的內(nèi)管件(1)和含有錐形內(nèi)螺紋(4)的外管件(2)，通過擰合，錐形內(nèi)螺紋(4)與外螺紋(3)配合使所述的管件間產(chǎn)生剛性互連，并且在所述螺紋的徑向載荷傳遞區(qū)域(15)之間產(chǎn)生徑向干涉，其中，所述的徑向載荷傳遞區(qū)域包括凸臺的頂部，所述凸臺支承在所考慮的螺紋的一個螺紋面上。
27.一種實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求12或13之方法的螺紋管接頭，包括含有錐形外螺紋(3)的內(nèi)管件(1)和含有錐形內(nèi)螺紋(4)的外管件(2)，通過擰合，錐形內(nèi)螺紋(4)與外螺紋(3)配合使所述的管件間產(chǎn)生剛性互連，并且在所述螺紋的徑向載荷傳遞區(qū)域(15)之間產(chǎn)生徑向干涉，其中，所述的徑向載荷傳遞區(qū)域由外螺紋與內(nèi)螺紋(3a，3b)的入扣螺紋面各自的中間區(qū)域(22，26)構(gòu)成，所述的中間區(qū)域與螺紋的軸線所成的角度小于所述螺紋面的附近區(qū)域(20，21，24，25)與螺紋的軸線所成的角度。
28.一種實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求17或18之方法的螺紋管接頭，包括含有錐形外螺紋(3)的內(nèi)管件(1)和含有錐形內(nèi)螺紋(4)的外管件(2)，通過擰合錐形內(nèi)螺紋(4)與外螺紋(3)配合使所述的管件間產(chǎn)生剛性互連，并且在所述螺紋的徑向載荷傳遞區(qū)域(15)之間產(chǎn)生徑向干涉，其中，所述的徑向載荷傳遞區(qū)域就是在外螺紋與內(nèi)螺紋(3b，4b)的徑向高度主要部分上構(gòu)成外螺紋與內(nèi)螺紋(3b，4b)入扣螺紋面的斜面(31，36)，而外螺紋的牙型包括限定螺紋牙根并與所述斜面相切的第一圓形凹入部分(32)。
29.一種實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求19～21中之一方法的螺紋管接頭，包括含有錐形外螺紋(3)的內(nèi)管件(1)和含有錐形內(nèi)螺紋(4)的外管件(2)，通過擰合，錐形內(nèi)螺紋(4)與外螺紋(3)配合使所述的管件間產(chǎn)生剛性互連，并且在所述螺紋的徑向載荷傳遞區(qū)域(15)之間產(chǎn)生徑向干涉，其中，所述的徑向載荷傳遞區(qū)域就是在外螺紋與內(nèi)螺紋(3b，4b)的徑向高度主要部分上構(gòu)成外螺紋與內(nèi)螺紋(3b，4b)入扣螺紋面的斜面(31，36)，而限定內(nèi)螺紋牙根的溝槽在軸向上從第一壁面延伸到第二壁面(37)，第一壁面由承載螺紋面(5)構(gòu)成，而第二壁面(37)與內(nèi)螺紋的斜面(36)相連。
全文摘要
外螺紋(3b)與內(nèi)螺紋(4b)之間的徑向干涉會在入扣螺紋面(31，36)之間作用，入扣螺紋面相對于螺紋軸線的傾角大約為27°。其中，相互接觸面與外螺紋的牙根(32)徑向間隔一段距離，而外螺紋的牙根(32)由圓形凹入部分限定。因此，在內(nèi)外螺紋件相對運動期間，沿著外螺紋牙根(32)的包絡(luò)線(E)移動的拉伸應(yīng)力不會影響這些表面之間由摩擦而引起的微裂紋，因而改進了接頭的抗疲勞性。適用于與海上平臺相連的烴鉆井中。
文檔編號E21B17/042GK1890499SQ200480036627
公開日2007年1月3日 申請日期2004年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月11日
發(fā)明者G·魯西耶 申請人:瓦盧萊克曼內(nèi)斯曼油氣法國公司, 住友金屬工業(yè)株式會社