[发明专利]内部和外部连续压力载荷下防泄漏的螺纹管状接头

说明书

技术领域

本发明涉及一种螺纹管状接头，能够在诸如轴向拉伸、轴向压缩、平面弯折、内部或外部压力及其组合的静态载荷下防止泄漏。

背景技术

这种防泄漏螺纹管状接头，后文称为接头，可通过组装可以是例如长管的第一管状部件端部处的阳螺纹元件和可以是例如长管的第二管状部件端部处的阴螺纹元件或者套管而获得，每个所述元件设置有金属密封表面并且相对于另一元件的金属密封表面径向干涉地配合。

所述接头尤其用于生产防泄漏套管柱或用于烃井或诸如地热井的类似井的油管柱。

这种接头的阳螺纹和阴螺纹元件的金属密封表面(或金属-金属密封表面)是形成该接头的密封特性的极度关键的区域。

在烃井中，这种接头经受诸如拉伸、压缩、沿着管轴线弯折的各种载荷，或压力。那些各种载荷可随着时间变化，例如当粘合套管柱(外部压力增加)或者在制造期间(内部压力增加)或者在维护操作期间(制造停止然后开始)并且它们可独自或组合起来产生作用。

这种接头需要不仅承受这种机械载荷而且能够在被施加载荷时仍然防止泄漏。

为此原因，本发明寻求改善这种接头从而增强它们的密封特性，尤其是优化金属密封表面的作用。

用于这种接头的现有技术提出用于改善经受很大范围的静态载荷的金属-金属密封表面的密封特性的装置，尤其已经记载在法国专利FR 2359353和国际专利申请WO 2006/061577中。

FR 2359353公开一种紧密地受到压差作用的接头，包括具有阳螺纹的阳螺纹元件，具有互补阴螺纹的阴螺纹元件，包括位于阳螺纹元件上的锥形环形表面和位于阴螺纹元件的自由端上的对应前表面的外接合器，以及外金属-金属密封件，该密封件包括设置在阴螺纹元件上的第一金属密封表面和设置在阳螺纹元件上的第二金属密封表面。

当接头经受外部压差时，即外部过压，金属密封表面更强地彼此相对地施加，因此接头进行自加压。在内部压差的情况下，即内部过压，环形和前部外接合表面更强地相对于彼此施加。

国际专利申请WO 2006/061577记载一种设置有经受拉伸和压缩载荷的外金属-金属密封件的接头。这种螺纹接头包括阴螺纹元件，该阴螺纹元件包括接合器，螺纹以及位于所述接合件和所述螺纹之间的环形凹槽。所述环形凹槽的形状是矩形并且相对较短，能够促进在阴螺纹元件上机制形成完全高度的螺纹，因为生产螺纹的工具可更容易地被抽出，从而由于更长的螺纹长度而获得具有更强拉伸力的接头并且在凹槽处而非接合件处的较小区域上集中载荷。根据该文件，凹槽处较小区域上的所述载荷集中能够将最大量的载荷设定在不塑化该接合件的那一水平。

但是，尚未考虑这种现有技术接头连续经受内部和外部压力载荷的密封性能。

尤其地，发明人已经观察到，诸如在FR 2359353中记载的接头已经降低了当连续经受内部压力和外部压力时的防泄漏性能。

发明内容

本发明寻求通过克服上述缺点而增加经受连续内部压力和外部压力的接头的阳螺纹元件和阴螺纹元件的金属-金属密封表面之间的干涉接触压力。

本发明也寻求获得在所有各种载荷模式下良好运行的接头。

此外，本发明尤其寻求可应用于具有外部密封件的接头，尤其可应用于具有FR 2359353记载的类型的不变外部直径(平齐连接)的接头以及具有EP 0767335的类型的几乎不变外部直径(半平齐)的连接件。

根据本发明，该接头包括设置在第一管状部件端部处的阳螺纹元件，设置在第二管状部件端部处的阴螺纹元件，所述阳螺纹元件具有阳螺纹，所述阴螺纹元件具有与所述阳螺纹对应的阴螺纹。

阳螺纹或阴螺纹元件其中的至少一个包括位于螺纹与元件的自由端之间的凸缘，其他元件包括用于所述凸缘的凹部。

所述凸缘包括具有朝向其他元件转动的外周表面的第一区。所述外周表面上设置有第一金属密封表面。所述第一金属密封表面能够相对于设置在其他元件上的对应第二金属密封表面进行径向干涉的装配。

所述凸缘具有轴向地位于所述第一区与对应螺纹之间的第二区。

根据本发明的主要特征，所述第二区的径向刚度小于第一区的径向刚度以及沿螺纹方向与第二区相邻的第三区的径向刚度。

根据本发明，所述第二区能够在施加在其上的压力的作用下产生径向变形。

根据本发明的另一主要特征，所述第一金属密封表面能够沿着纵向轴向横截面图与所述对应第二金属密封表面进行干涉点接触。

有利地，所述第二区相邻于所述螺纹。