[发明专利]带有固体润滑剂涂层的楔形螺纹

说明书

技术领域

此处公开的实施例基本涉及楔形螺纹连接。更特别的，此处公开的实施例涉及具有永久结合到其上的固体润滑剂涂层的楔形螺纹，以及涉及将固体润滑剂涂层永久性结合到楔形螺纹的相关方法。

背景技术

一种在油田管道商品中经常使用的螺纹连接是楔形螺纹。首先根据图1A和1B，现有技术管道连接100如图所示具有楔形螺纹。如此处所使用的，“楔形螺纹”是螺纹，而不管螺纹的具体形状，其在销钉元件101和套管元件102上在相反的方向上增加宽度（即负载齿面225和226与入扣齿面232和231之间的轴向距离）。螺纹沿连接在宽度上的变化率由被称为“楔形比”的变量决定。如此处所使用的，虽然“楔形比”不是技术意义上的比率，但其指入扣齿面导程和负载齿面导程之间的差异，这导致螺纹的宽度沿着连接变化。另外，如此处所使用的，螺纹“导程”指在连续螺纹上的一个螺纹的组件之间的差别距离。这样，“入扣导程”是连续螺纹螺距的入扣齿面之间沿着连接的轴向长度的距离。

在由授权给Mallis并转让给本发明受让人的美国专利No.6,206,436中提供了对楔形比的详细讨论，在此引用其全文作为参考。另外，楔形螺纹还在授权于Blose的美国专利No.RE 30,647，授权于Reeves的美国专利No.RE 34,467，授权于Ortloff的美国专利No.4,703,954，授权于Mott的美国专利No.5,454,605中广泛公开，这些专利均转让给本发明受让人，在此全部引用其全文作为参考。

还是以图1A和1B为例，在楔形螺纹中，螺纹密封可以通过由在销钉负载齿面226和套管负载齿面225之间以及销钉入扣齿面232和套管入扣齿面231之间的连接100的至少一部分上组装发生的过盈所产生的接触压力而实现。当发生接近到这种齿面过盈时，齿根292和221以及牙顶222和291之间的紧密邻接或过盈完成了螺纹密封。一般而言，可以通过增加在销钉元件101和套管元件102上的齿根和牙顶之间的过盈（齿根/牙顶过盈），或者通过增加前述的齿面过盈而容许更高的压力。

在组装之前，通常被称为“管螺纹润滑剂(pipe dope)”的流动接头化合物通常被施用于螺纹接头的表面以改进螺纹密封并且在连接组装时提供润滑。例如，所述管螺纹润滑剂可以帮助楔形螺纹连接，以在其负载和入扣齿面之间达到螺纹密封，例如在授权于Reeves的美国专利RE 34,467中公开的。另外，管螺纹润滑剂还可以保护销钉和套管元件的螺纹，以免在组装或断开的过程中受到摩擦磨损。

诸如管螺纹润滑剂这样的流动接头化合物由于楔形螺纹以紧密匹配的方式进行组装因而能被用于楔形螺纹连接。如前所述，楔形螺纹依靠完全表面接触理论，这意味着每个接触表面，即相对应的齿根/牙顶和入扣以及负载齿面表面要么是紧邻或要么是完全过盈。这样，出于来自多螺纹表面过盈的楔形螺纹的紧密匹配特性，使用管螺纹润滑剂，从而使得在连接被组装以及相应的螺纹表面会合时，所述管螺纹润滑剂可被挤出，从而不妨碍螺纹表面的适当结合。

在楔形螺纹连接中使用管螺纹润滑剂并非没有缺点。当楔形螺纹连接组装时，过量的管螺纹润滑剂会被困在（而不是被挤出）销钉螺纹和套管螺纹之间，而这会造成错误的升高的扭矩读数（导致组装不足或“间隙（stand-off）”），或者在某些情况下，破坏连接。已经有为螺纹形状上提供特征以减少在螺纹连接组装时使用的管螺纹润滑剂的压力的累积这样形式的减少管道间隙的努力，例如被转让给本申请的受让人的美国公开号为No.2008/0054633的专利申请，在此引用其全文作为参考。另外，过量管螺纹润滑剂在楔形螺纹连接上引发的问题可以通过限制所使用的管螺纹润滑剂的量以及通过控制楔形螺纹连接的组装速度来避免。限制楔形螺纹连接的组装速度使管螺纹润滑剂在高压下被困在连接中之前能移动并被挤出。然而，限制连接的组装速度将减缓安装钻柱的整体进度。