[发明专利]耐连续压力载荷的密封带螺纹的管状连接件

说明书

技术领域

本发明涉及一种密封带螺纹的管状连接件，其耐静载荷，例如轴向拉力、轴向压缩、平面弯曲、内部或外部压力及其结合。

背景技术

这种带螺纹的管状连接件，其在下文中将被称为连接件，能通过连接例如为很长的管子的第一管状部件的端部处的凸形元件和例如为很长的管子或耦接件的第二管状部件的端部处的凹形元件得以产生，其每个元件都设置有金属密封表面并且径向干涉配合在另一元件的金属密封表面上。

这些连接件用来产生例如用于油气井或用于相似的井，例如地热井的密封套管或油管柱。

更具体地说，本发明涉及被称为特殊连接件(premium connection)的连接件，其包括金属密封表面，这些密封表面径向干涉并且与用来精确定位密封表面的内部、外部或中心的抵靠表面有关。

这些密封表面是非常关键的区域，其以抵抗包括气体的流体的高压力的密封方式提供连接。

在油气井中，这些连接件经受各种载荷，例如拉力、压缩、沿着管子的轴的弯曲、或压力。这些各种载荷可随着时间变化，例如，当接合套管(casing string)(外部压力的增加)时，或在生产步骤(内部压力的增加)期间或者甚至在维护操作(停止然后重新开始生产)期间，并且可单独或结合作用。

不仅期望这些连接件承受这些机械载荷，而且在施加这些载荷时特别是当这些连接件具有例如仅一个外部抵靠部和/或中心抵靠部但没有内部抵靠部而施加内部压力时保持紧密。

术语“内部抵靠部”意味着靠近管状部件的内部表面的抵靠部并且因此位于凸形元件的自由端附近。

因此，已经寻求改进这些连接件，特别是那些没有内部抵靠部的连接件，以便通过特别是优化靠近螺纹的的密封表面的功能来增加它们与内部压力有关的密封特性。

与这些连接件有关的包括或不包括内部抵靠部的现有技术建议了用于改进经受例如内部压力的载荷的金属密封表面的密封的措施。这些措施特别是已经在德国专利DE 4446806和国际专利申请WO00/08367中进行了描述。

DE 4446806的图3公开了一种设置有内部抵靠部(10)的连接件，包括凹形元件(1)和凸形元件，其自由端包括金属对金属密封系统，该系统由一对邻近螺纹的主接触表面(4)和一对邻近内部抵靠部(10)的辅助接触表面(8)组成，主接触表面(4)和辅助接触表面(8)由过渡表面(11)分开。辅助接触表面(8)的形状是锥形的，而与它们所处的元件无关；主接触表面(4)的形状对于位于凸形元件(7)上的表面是穹顶状的，并且对于位于凹形元件(1)上的表面是锥形的。为了使连接件对内部压力的密封优化，邻近内部抵靠部(10)的凸形元件的区域(12)的外部周边表面被加工为减小在那个水平的唇部的厚度，由此给凸形元件(7)的自由端提供了更好的弹性因此当施加内部压力时辅助接触表面(8)处的接触压力更好。辅助接触表面(8)还确保在管状部件的不平整，例如加工缺陷或椭圆度缺陷的的情况下主接触表面(4)在其整个周边之上最优化的径向定位。

WO00/08367的图7描述了没有内部抵靠部的连接件，其中凸形元件(30)在其自由端处包括唇部，该唇部包括两个区域，所述两个区域适于与布置在凹形元件(40)上的对应壳体相接触。布置在螺纹侧上的第一接触区域在其外部周边表面上具有锥形密封表面(32)。邻近第一接触区域的第二接触区域布置在距离凸形元件(36)的自由端为较短的距离处并且具有锥形表面(33)，其锥度比密封表面(32)的锥度大至少20％。在第一接触区域(32)处，凸形元件(30)和凹形元件(40)之间的几何干涉比第二接触区域(36)处的几何干涉要小。接触区域的位置因此使横向力和连接件在第二接触区域(36)处经受的弯曲力矩最优化，由此保护密封表面(32)使其免受塑化的影响从而防止连接件泄露。如在DE 4446806中，该第二接触区域(36)还在管状部件中存在不平整，例如加工缺陷或椭圆度缺陷的的情况下提供密封表面在其整个周边之上最优化的径向定位。

还已经寻求通过增加所述凸形和凹形元件的密封表面之间的干涉接触压力来使经受连续内部压力载荷的这些连接件的密封特性最优化的另一种方法。

发明内容

我们也已寻求一种在所有的各种载荷模式下较好实施的连接件。

我们还已经努力确保本发明特别应用到包括内部密封的连接件中，特别是在凸形和凹形元件之间具有恒定的外径(齐平)的连接件以及外径(半齐平)稍微不同的连接件中。