[发明专利]油田螺纹连接装置

说明书

技术领域

本发明涉及包括焊接在管道的一端上的销孔连接器的类型的油田螺纹连接装置，所述销孔连接器与焊接在另一管道的一端上的销连接器配合。尤其是，本发明涉及高负载的螺纹连接装置，该螺纹连接装置能够可靠地承受高张力、高压力和高弯曲。

背景技术

各种类型的螺纹连接装置已经被设计，用于将管道的端部与螺纹管道固定到一起。油田螺纹连接装置通常包括具有内螺纹的销孔连接器(boxconnector)和具有外螺纹的销连接器(pin connector)，每一连接器通过焊接至各自的管道被固定。之后，连接器被螺纹地连接在一起以将管道连天接在一起。然而，在经受高负载力时，这些连接器的结构可能失效和/或可能泄露。在高张力负载施加至连接装置时，由于螺纹连接器的径向间距和管道的较小径向间距之间的差异，可能产生大的弯曲力。连接器通常具有比管道直径大的螺纹中径，并且因此在极端张力负载期间在负载路径上产生偏移。张力负载可使连接装置在最远端处形变，因此造成很难实现密封效果。

虽然各种类型的油田螺纹连接装置存在有这种问题，但是如果增大连接装置的尺寸，则可改善该问题，所述问题对具有大于约18英寸的销孔外表面和销外表面的连接装置尤其严重。在大多数这样的应用中，连接装置的外径(OD)比连接器连接至其上的管子或管道的外径大。大的连接器可具有38英寸或更大的外直径。因此连接器外直径通常远大于管道外直径。对于大多数这样的连接器，连接器的内径(ID)与连接器焊接至其上的管道的ID相同或大致相同。对于大直径的管道，张力和压缩力可以是2000万(20million)磅或更大。响应于高张力，连接器的端部向外弯曲，这可能导致连接失效。超过1500(15million)万磅的实际弯曲力矩经常施加至大的连接装置。在连接装置用于深水井构造时，大弯曲负载是很常见的。

井钻孔机，尤其是海上油井的钻孔机，逐步转移至更深和更有挑战性的井设计。在大套管上使用的连接装置应当提供可靠的机械和压力密封性能。尽管使用O形环密封件已经成为这种类型连接的内压密封件的标准做法，但是在生成大直径连接装置时O形环密封件通常只是习惯选择。

US专利3,359,013公开了为深水应用设计的套管接头。销上的锥形端表面接合销孔上的配合表面以阻止销和销孔的轴向分离。US专利3,870,351公开了管状连接，销孔上的圆弧端部接合销上的圆弧表面。US专利4,707,001公开这样的实施例，销孔的端部上的锥形表面与销上的类似的锥形表面配合。这些参考文件都没有解决提供高可靠的负载连接装置的问题，该负载连接装置能够承受上述的高张力、高压力和高弯曲力。

US专利4,770,444公开了管接头，其中，销部件上的端表面接合销孔部件上的锥形端表面。销部件上的圆弧表面还接合在销孔部件上的锥形表面以形成密封。这种连接装置对响应于高张力和/或高弯曲力向外弯曲的销孔连接器提供非常小的阻力，尤其是因为所述表面优选地间隔开，以及因为在端表面接合之前圆弧表面和截头圆锥体形表面接合。US专利4,757,593公开了将连接部件锁定在一起的另一技术。美国专利4,711,471公开了一种用于在螺纹接头上切割锁定片的技术以消除锁定。US专利4,846,508公开了一种管状连接装置，带有轴环，用于将两个接头连接在一起。接头和连接均可提供钩形螺纹，多螺纹入口用于在完整的装配(makeup)之前减少转动。US专利6,682,107公开了预加载连接装置，其中楔形环装配在销连接器的径向外部槽中，以接合销孔连接器的锥形端表面。

发明内容

通过本发明克服了现有技术的缺点，下文公开适合用于可靠地承受高负载力的改进的螺纹连接装置。