[发明专利]用于连接用于井底组件的管状元件的联接件

说明书

技术领域

本发明涉及用于薄壁管的联接件，该薄壁管用于岸上或离岸石油勘探井的建造、操作和维护活动，以及从这些井的油气生产。在这种情况下，螺纹管状连接件一般包括在大长度管端部的阳螺纹元件和在较小长度管端部的阴螺纹元件，该较小长度管用术语“联接件”表示。

本发明还涉及螺纹管状连接件，其包括在第一大长度管端部的阳螺纹元件和在第二大长度管端部的阴螺纹元件。与上述提及的通过连接大长度管与联接件而形成连接件的情况不同，这些通过连接两个大长度管形成的连接件一般被称为“整体连接件”。

背景技术

开始油气生产前在油井内进行的操作需要大量设备和材料。在它们到达目的地之前，以及在它们的储存、安装、拆卸和后续维护过程中，这些物品，例如管、涂层、密封件、联接套筒、阀和其他物品，必须经过很多次处理。但是，一直有正确的设备数量可供使用以避免间断是非常重要的，这种间断会造成与油井高运营成本相关联的巨额费用。

使用中，这些部件尤其是联接套筒承受相当大的压力，这种压力通过变形、磨损及疲劳可以导致设备严重的损坏及破裂。例如，在联接套筒上的疲劳裂纹可以导致井作业的完全瘫痪。需要指出的是，这样的事件和用于修理设备所必需的工作增加了在油井停机内固有的巨额费用。

这些部件与高成本相关联，涉及生产部件时所用的大量材料，部件复杂的生产过程，以及为了使部件可以经受使用应力并且避免与使用故障相关联的损失，部件所必须满足的高质量要求。因此，这些高部件成本证明对这些部件的维护和修复以允许随后再次使用是合理的。特别地，用于生产联接件和管的钢一般可以被再次使用。管和联接件经过多次修复并在从柱拆卸后直接被再次使用或者返回至其生产商用以回收，降低在原材料上的不必要支出。

相应地，对安装在柱内的管和联接件希望存在永久记录，该记录包括例如生产商的识别、材料的识别、以及在拆卸柱后可被再次确定的其他部件特征。另外，记录还可以被用于储存与使用时间相关的信息，以便允许监控疲劳及与设备使用相关联的其他因素。

在储存和运输设备的过程中对于管和联接件的特征及性能的识别也很重要，以便每类物品可以被快速定位，并且可靠地识别出来。

如今，在工业流程中惯例地，取决于产品具体标准，通过在管体上多次标记最重要的信息以识别管和其他石油专用管材设备。但是，这类标记在管的运输、处理、储存和长期使用过程中容易被损坏或磨掉。这尤其是由于摩擦性物理接触、加热和腐蚀。由于用墨水标记没有任何保护，它还可能被任何非授权第三方擦掉。

电子响应（例如可使用电磁波访问）的识别标签可被用于数字化地长期储存部件特征。但是，在管及联接件上应用这类标签，并使其可以经受管承受多年的高压及高温、腐蚀环境、磨损和冲击的严峻条件，实现起来相对复杂。

例如套管和油管这类特定管类型有很薄的壁厚，典型地大约在4毫米到25毫米之间，最常在4毫米到20毫米之间，并且被设计用于在另一个油管柱内的最后安装。因此，在这些管外表面应用的任何额外的材料或部件都增大了外直径，这可能对将管安装在为此目的提供的柱内造成困难，甚至使之不可能。

此外，不可能通过在该类管外表面或内表面的槽内附加识别元件来减少该类管已经很薄的壁厚，因为这会影响管的结构强度并会因此增加破裂和损坏的风险。

现有技术已知在用于钻柱内的管和部件上应用无线射频识别（RFID）标签。例如文件US2002/0014966提到一种可被固定在用于钻打油井的系统的一个或多个部件上的识别标签。一种可能是将标签与连接两钻杆的连接件相结合。该标签被布置在钻柱部件内部大约15毫米到20毫米深处的孔内，并设有保护壳体和罩，保护标签免受碎片影响或因钻井环境造成的其他潜在损坏。

该文件示出的连接件包括中心区域，该中心区域在与相邻钻杆的阴螺纹相连的阳螺纹附近具有较大厚度。用于钻孔的钻杆以及尤其是连接件有相对更大的厚度，该厚度达到50毫米或更高值，以便在外表面任意处的凹部内应用标签不会显著降低这些部件的机械完整性。此外，制造这些凹部的过程相对简单，因为较大的壁厚不需要特别精确的钻孔或加工操作。

文件US7159654同样提到通过在部件外表面上应用无线射频识别标签来识别油气产业的设备。例如，展示了用于在管上应用标签的不同方式，包括插入在管端部阳螺纹附近肩部或连接件较大壁厚的中心区域内设置的凹部中，或在钻杆外表面上用螺纹拧紧或胶合。所示解决方案没有考虑保留外直径或适应薄壁部件，例如套管，因为他们不影响管的机械完整性。