[发明专利]动态立管机械连接件

说明书

适用于海上立管、钢筋和管道的高强度耐疲劳管连接件，例如可连接至主要用于石油和天然气生产的浮式生产系统(FPS)。本连接件包括管状销部件和管状箱部件，管状销部件和管状箱部件具有配合的截头锥体的、同轴槽形配合表面以及非螺纹(例如，平坦的)配合表面，同轴槽形配合表面螺纹地互锁，非螺纹配合表面通过销部件轴向前进至箱部件中而密封并预加载(例如，受压预加载每个部件的至少部分)。在这种连接件中，销件轴向运动至锥形配合的箱件中，导致箱件的径向膨胀和销件的径向收缩，直至同轴的螺纹图案匹配并互锁地卡扣至连接位置。

优先权要求

本申请要求于2014年9月12日提交的第62/049,947号美国临时专利申请的权益，上述美国临时专利申请的全部内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明大致涉及用于管道的高强度耐疲劳的管连接件；以及，更具体但并非限制性地涉及用于海上立管和管道的高强度耐疲劳的管连接件，例如那些连接至主要用于石油和天然气的海上生产的浮式生产系统(floating production systems,FPS)的管连接件。

背景技术

在本领域中某些同轴(例如，非螺旋形)螺纹销和箱连接件系统使众所周知的，用于连接大直径(例如，12英寸至36英寸)的海上钢筋束和立管。然而，已证明这种连接件系统难以适应较小直径(例如，6英寸至8英寸)的管。例如，这种连接件系统的销件和箱件通常通过在销件和箱件之间的螺纹环中提供高压(通常5000psi至10000psi)的液压流体来使销件和箱件接合和脱离，其中，该液压流体在销件和箱件各自的螺纹直径中使箱件膨胀并使销件收缩。随着连接件设计的直径变小，连接件的箍应力对于径向螺纹位移成比例地增加。因此，这种直径较小的连接件系统所需的螺纹脱离接合可超过通常用于这种连接件的材料(例如，普通钢合金)的屈服强度。虽然这种连接件可使用强度较高的合金和材料，但是使用这些合金和材料可能不现实。例如，这种材料可与管道流体、环境条件(例如，海水)不相容，或可难以焊接至通常用于所连接管子的普通合金。

在美国第8,056,940号专利中公开了管连接件的一个示例。

发明内容

本公开包括连接件系统的实施方式。

本装置提供了一种新颖又实用的高强度且耐疲劳的、用于管道的管连接件，其结构更简单，可以更普遍地用于各种应用，并且在操作中比先前已知的连接件更为通用。

在一些实施方式中，该连接件包括销部件和箱部件，销部件和箱部件每个均包括配合的截头锥体、同轴(非螺旋形)槽形配合表面或螺纹配合表面以及平坦配合表面，同轴(非螺旋形)槽形配合表面或螺纹配合表面配置成使销部件和箱部件螺纹互锁，平坦配合表面通过销件轴向前进至箱件中进行密封并预加载。在至少一些实施方式中，销件轴向运动至锥形配合的箱件中，导致箱件的径向膨胀和销件的径向收缩，直至同轴螺纹图案匹配并互锁地卡扣至连接位置，以使得在卡扣接合后，连接件在销件和箱件的外径(outerdiameter，OD)和内径(inner diameter，ID)的对接肩部处进行密封并预加载。在至少一些实施方式中，包括箱部件的外径和/或内径中、和/或在销部件的外径中的轮廓径向突出部，从而加强并控制相应部件的径向顺应性，使得连接件壁不会通过在连接或分离期间所采用的液压加压排量受到过度应力。在至少一些实施方式中，楔形弹性环(例如，能够在箱部件和销部件的连接和分离期间施加的压力和所施加的力作用下弹性变形)配置成设置在连接件的内径处(例如，并且至少部分地对齐)，从而在构成连接件期间容许轴向运动，并在连接件内径中产生密封。