[发明专利]一种管道间的改进的密封

说明书

技术领域

本发明涉及一种位于两个管段间的改进的密封。所述管段预期将用于石油和天然气钻井行业上。

背景技术

用于石油和天然气钻井行业的钢管的生产已经成为大量的研发和创新的主题。除了制造圆管的材料和方法，已经成为关注的焦点的一个方面是将两个单独的管道连接在一起以提供一个能够承受拉伸力和压缩力的液密接头。

接头通常是通过将两个管道拧在一起的方式形成的，每一个管道在其末端拥有互补的螺纹预切：在自由端连接更多的管道以形成一个管柱。作为替代的但相关的方法，一个螺纹连接套管用于桥接两个管道的末端，但是原理是一样的。

为改进形成于管道间连接的密封性能，以及赋予密封在正常的操作条件下能承受反复操作的能力，管道末端的螺纹部的轮廓和表面以及紧绕螺纹部朝向管道末端的区域，被特别设计成共同操作以提供所述密封。典型的，管道的末端拥有一个螺纹切部，或者位于管道外侧上(以形成一个销或外螺纹部)或者位于管道内表面上(以形成箱或内螺纹部)。所述螺纹部将被引入的表面可包括一个锥形0以辅助连接过程。

另外，在密封形成区的管道的直径相比于占主导地位的管长区域的直径是增加的，通常是通过冷成型，以允许形成一个接头。

在管道上，通常会留有一个位于管道末端和螺纹部间的非螺纹部，所述非螺纹部通常被称作止推肩。由于止推肩经常构成管道接头的密封区的主要部分，止推肩的研究已得到了特别的重视。销的止推肩通常压型成与箱部的对应的凹槽相啮合以形成一个强密封。特殊的，压型通常被选择用于有效的分散管道接头区承受的应变。除了压型，涂层也可以用于改善密封的液密性。

然而，随着越来越多的石油和天然气储量开始耗尽以及这些资源的价格不断攀升，从储量中提取石油和天然气需要更高的要求和条件，这将变得不经济。例如，需要从更深或更难以到达的区域来提取油气。还有，能够利用现存的井眼作为起点以到达更困难的矿床越来越有必要。此外，现代的钻井方法经常使用单个的，通常是垂直的向下打眼，现在转为水平方向以穿过石油和天然气矿床。

这些导致的结果是管道接头比先前的情况需要能够承受更高的高温和高压(包括拉伸力和压缩力)。例如，当从垂直方向转为水平方向时，许多管柱需要弯曲90度。明显的，这样的弯曲会导致压缩力和拉伸力同时作用于接头的相同区域的对立边上。

在先技术接头所遇到的一个问题是构造接头时销的末端的弯曲。这可能导致擦伤；如果不是在接头连接的第一次，就是在随后的连接上。尽管这个问题可以通过增加产品的耐受性来解决，但这是一种昂贵的解决方法且这并不能完全去除困难，尤其是在正常的工作条件下。

油管的生产中遇到的另一个问题在于生产管所使用的方法，所述管在本行业内预期有不同的用途。根据管的不同的用途，它们将需要不同的特性；例如，油管，套等等。本发明预期生产一种管道接头，所述管道接头的密封区普遍的具有一个广泛的管道直径范围，这将导致制造成本的降低。

本发明的目标是寻求解决以上问题。

发明内容

根据本发明的第一方面所述，提供一种管道接头，所述接头包括：

用于管道的螺纹接头，所述螺纹接头包括在末端拥有一外螺纹部的第一管段或销，和，在末端拥有一具有互补螺纹的内螺纹部的第二管段或箱，所述外内螺纹部沿着螺纹部的轴向长度的更大部分内啮合，螺纹在相同方向倾斜且相对于管段的纵轴成一个锐角，外螺纹延伸至外止推肩，外止推肩邻近一个互补的在另一个部分上的止推肩，互补的止推肩包括一个凹槽，所述凹槽呈现含有圆形尖端的锥形物接收区的形式，销的止推肩包括一个扭矩台肩，磨擦啮合一个位于互补的止推肩上的对应的肩，

销的止推肩进一步包括一个径向表面，所述径向表面邻近互补的箱的止推肩上的对应径向表面，销的径向表面的一个密封曲面与互补的止推肩上的对应的径向表面的对应的密封曲面密封啮合，所述每一个密封曲面的形状都适宜位于单个的椭圆的弧上。

优选的，销的密封曲面所描述的椭圆的长轴相对于销的主轴形成的角度是10.0～16.0°，优选为11.0～14.0°。

销的密封曲面所描述的椭圆的中心，在朝向管道主体并平行于管道纵轴的方向上，距离0.2550～0.2800英寸，这个距离是是从扭矩台肩和径向表面的延长线的交点测量得到的。

优选的，箱的密封曲面描述的椭圆的中心，在朝向箱部的扭矩台肩并平行于管道纵轴的方向上，距离0.2550～0.2800英寸，这个距离是从箱的扭矩台肩和径向表面的延长线的交点测量得到的。