[发明专利]用于实施烃井钻进与开采用螺纹接头的组件以及得到的螺纹接头

说明书

技术领域

本发明涉及用于实施烃井钻进与开采用螺纹接头的组件，所述组件具有第一管形部件和第二管形部件，管形部件之一具有阳式螺纹端部，管形部件的另一个具有阴式螺纹端部，这两个端部适于自锁旋紧配合。本发明还涉及螺纹接头，也称为连接件，由两个管形部件旋紧连接得到。

背景技术

所谓“烃井钻进和开采用”部件，指的是这样的各种构件：基本上呈管形，用于装配至另一同类型或不同类型构件，装配后，要么构成能够钻进烃井的钻杆柱，要么构成用于维护的海底立管比如“修井立管（work over riser）”，要么构成烃井开采中使用的厚度厚的套管柱或生产管柱。本发明尤其应用于钻杆柱中使用的部件，例如钻杆“Drill Pipes”、重型钻杆“Heavy Weight Drill Pipes”、钻铤“Drill Collars”，以及称为“钻具接头”的连接钻杆与重型钻杆的连接部分。

公知地，钻杆柱中使用的每个部件一般具有一个配有阳式螺纹区域的端部和一个配有阴式螺纹区域的端部，每个端部用于与另一个部件的相应的端部进行旋紧装配，所述装配限定一个连接件。如此构成的钻杆柱在钻进时从井面开始旋转；因此，部件必须以大扭矩彼此旋紧，以便能够传递允许在井中钻进的足够的转矩，而不会松脱或扭转过大。

在普通产品上，一般借助于布置在用于旋紧的每个部件上的锁止面的紧固配合，达到旋紧扭矩。但是，鉴于锁止面的区域是管子厚度的一部分，在施加过大的紧固力矩时，快速达到锁止面的塑化临界值。

因此，已经对螺纹进行研制，以便能够使锁止面摆脱其不能够承受的作用力的至少一部分乃至全部。该目标已经通过使用比如现有技术中US Re30647和US Re34467中述及的自锁螺纹实现。在这类称为自锁的，英文为Self Locking Threads的螺纹中，阳式端部的螺纹（也称为齿）和阴式端部的螺纹（也称为齿），螺距不变，但螺纹宽度是变化的。

更确切地说，当远离阳式端部或阴式端部时，对于阳式端部或阴式端部的螺纹，螺纹（或齿）的齿顶宽度逐渐增大。这样，阳式和阴式螺纹（或齿）通过一个锁止在另一个中在与锁止点相应的位置完成旋紧过程。更确切地说，当阳式螺纹（或齿）的齿侧面挡靠在相应的阴式螺纹（或齿）的齿侧面上时，自锁螺纹发生锁定。在到达锁定位置时，相互旋紧的阳式和阴式螺纹区域接纳一个对称面，其中，位于阳式螺纹区域端部的阳式和阴式齿的公共高度中部的宽度，相应于位于阴式螺纹区域端部的阳式和阴式齿的公共高度中部的宽度。

因此，旋紧扭矩由齿侧面之间的几乎全部接触面承受，总的面积非常明显地大于现有技术中锁止面构成的总面积。

但是，这种接头的螺纹区域的密封需要螺纹的齿侧面之间、齿顶与齿根之间进行接触，在使用润滑剂时，这使旋紧操作（也称为装配）复杂化。实际上，在接头装配之前，润滑膜施加在阳式端部（也称为公接头“pin”）、阴式端部（也称为母接头“box”）的螺纹区域上，或者施加在两者上。这种润滑膜通常比需要的厚得多。因此，在接头装配时，过量的润滑剂流经螺纹区域，然后，在阳式管形部件的外凸肩处或在阴式管形部件的内凸肩处排出。

另外，有时润滑剂包容在螺纹中，产生反压力，反压力趋于分离相互交错的螺纹。换句话说，如果径向间隙或轴向间隙足够小，即小于施加在螺纹区域上的润滑剂的厚度，那么，润滑剂在压力下被包容。如果螺纹在例如螺纹的齿顶和齿根处以及在齿侧面处紧密接触，则尤其如此。因此，获得紧固力矩的错误读数。然后，一旦在不足够的紧固力矩下使用，接头可能不再密封，带压的多余润滑剂可能泄漏。

已经进行研制，以弥补这些缺陷。文献US6050610和US7350830提出在螺纹上加入一个槽，以排放润滑剂。但是，槽的出现会削弱疲劳强度，且影响密封性。其它的解决方案被提出，比如在文献US2007/0216160中被提出。

实际上，原理是在螺纹区域形成干扰，使螺纹之间的接触压力在某些部分区段上消除，以允许使润滑剂流通，从而避免过压问题。

但是，这些结构存在问题，因为螺纹区域的控制很复杂。实际上，需要确信干扰是否按照设计进行或者是否有加工问题。此外，一给定区域的接触压力的减小应通过提高相邻区域的接触压力来补偿。因此，这会产生卡死的危险性。