[发明专利]用于盒和销连接的防旋转系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请请求享有2012年10月12日提交的共同未决的美国临时申请序列第61/713,313号和2013年8月1日提交的美国专利申请序列第13/956,563号的优先权和权益，其全部公开内容由此出于所有目的通过引用并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及油气井的生产，并且具体地涉及用于保持管件之间的螺纹连接的系统。

背景技术

油气井典型地包括管柱，其连同钻探、收纳和生产操作延伸到井中。柱在它们插入到井中时通过使用连接器连结分离的管节段来构成。管连接器通常包括阳部分，其具有连接于管节段的一个端部，以及具有阳螺纹的相对端部，其称为销。连接器还包括阴部分，其具有至另一个管节段的端部，以及带阴螺纹的相对端部，其通常称为盒。因此，将盒拧入销中将管节段联接在一起。一旦管节段连结，则阳连接器和阴连接器之间的相对旋转限制成确保它们保持固定地附接。锁定系统有时用于限制阳连接器和阴连接器之间的周向移动。

一些已知的锁定系统包括键，该键插入到销和盒中的对应凹槽中，其在销和盒螺接在一起时对准。然而，由于适当密封需要完全扭转管连接器，故制造公差和负载变化不利地影响相邻连接器的方位角对准的可重复性。此外，一些螺纹连接器具有小总体壁厚(例如，海底钻管和壳)，从而需要低轮廓的键。此外，空间限制阻止了使用需要大装置来驱动锁定销或键就位的一些键。

发明内容

本文公开了一种用于防止螺纹管件的断开的系统和方法。在实例中，提供了用于保持第一管件与第二管件之间的螺纹连接的防旋转系统，其包括在第二管件附近的第一管件的一侧中的凹口，以及安装在凹口中的大体上平面的键。在该实例中，键能够响应于第一管件与第二管件之间沿断开方向的相对旋转来在解锁位置与锁定装置之间旋转。键具有非圆形周边，以及在键处于锁定位置时和在键处于解锁位置时与第二管件的径向表面接触的周边的一部分上的外缘。键还包括周边的一部分上的侧缘，其在键处于锁定位置时与凹口中的侧壁过盈接触。因此，当第一管件和第二管件沿断开方向旋转时，从侧壁到侧缘的阻力传递至第二管件来旋转地联接第一管件和第二管件。第一管件可为销，而第二管件可为盒，或反之亦然。可包括紧固件，其插入穿过键中的开孔，用于将键旋转地钉于第一管件。在该实例中，加载元件选择性地插入键附近，用于将键设置到与第二管件的接合定向。加载件附近的键的内侧缘可包括轮廓，其从周边向外成角，离第一管件的外半径一距离，并且在加载元件插入键附近时与加载元件过盈接触，并且将键旋转到外缘与第二管件的径向表面接触的定向。可选的是，加载元件插入到开孔中，该开孔切向地形成穿过第一管件的侧壁。在实例中，外缘包括齿，其从键向外突出，并且咬入到第二管件的径向表面中，并且将断开力传递至第二管件。键可具有凸轮状外周。在一个实施例中，键具有偏离键的中部的开孔，具有横穿开孔延伸的大体上长形的本体，其中外缘在本体的下缘上，并且其中齿形成在下缘上用于接合径向表面。当键处于解锁位置时，侧缘可与侧壁隔开。在备选实施例中，侧缘和侧壁在轮廓上互补，并且在键处于解锁位置时和在键处于锁定位置时接触。

本文还包括一种保持第一管件与第二管件之间的螺纹连接的方法。在一个实施例中，该方法包括提供具有带可变半径的周边的大体上平面的键、将键钉在沿第二管件附近的第一管件的圆周的一部分形成的凹口中。在该实例中，键能够围绕相对于第一管件大体上径向的轴线旋转。该方法还包括设置键，以使键的外缘与第二管件的径向表面接触，并且以使当第一管件或第二管件中的一个沿断开方向旋转时，键的外缘与第二管件的径向表面之间的接触生成力，该力阻止第一管件与第二管件的进一步断开。键的侧缘可旋转成与凹口的侧壁过盈接触，以生成阻力。在一个实例中，第一管件为销，而第二管件为盒。设置键的步骤可包括将加载元件在键附近插入在凹口中，其与键过盈，并且使键旋转成与径向表面接触。可选的是，设置键涉及将加载元件插入在槽口中，该槽口沿切向形成在第一管件上，并且与键过盈来使键旋转成与径向表面接触。在备选方案中，阻力将张力施加在键中。