[发明专利]管用螺纹接头

说明书

技术领域

本发明涉及一种管用螺纹接头(也被称为管状螺纹接头)，其适用于连接石油工业用管材并且在其肩部表面上具有槽以便允许高压流体漏出。具体地，本发明涉及一种通过固体润滑剂涂层防止槽的性能劣化的管用螺纹接头。

背景技术

近年来，油井变深并且在越来越恶劣的环境中开发油井。基于这个原因，强烈期望用于连接包括用于油井或气井的管(tubing)和壳体(casing)的石油工业用管材的管状螺纹接头具有在内部和外部压力下的增强的压缩抗性和改善的密封特性。

图1A是示意性地示出典型的管用螺纹接头的结构的截面图，图1B是图1A中的部分A的放大示意性截面图，图1C是专利文献1公开的管用螺纹接头的唇部附近的局部示意性截面图。

如图1A至图1C所示，管状螺纹接头0由在钢管的两端的外表面上形成的销(pin)1和在作为单独构件的联接件的内表面上形成的箱(box)2构成。销1具有螺纹部3和唇部4，螺纹部3具有阳螺纹(外螺纹)，唇部4是靠近管端部的部分。唇部4具有邻接螺纹部3的密封表面5和在销1的前端表面上的肩部表面9。相应地，箱2具有螺纹部7、密封表面8和肩部表面11，螺纹部7具有阴螺纹(内螺纹)。销和箱的螺纹部、密封表面和肩部表面构成了螺纹接头的接触表面。

螺纹接头被设计成使得当阳螺纹与阴螺纹被以预定扭矩拧紧直到销与箱的肩部表面9和11彼此接触时，销和箱的密封表面5和8以预定的过盈量彼此紧密地接触以形成保证螺纹接头的期望的气密性的金属到金属的密封。在拧紧之前，传统上已经将润滑脂(通常是复合脂)涂布到螺纹接头的接触表面以便防止螺纹接头的磨损的发生。

在图1C中示出的管用螺纹接头中，销1的唇部4以如下方式沿轴向延伸：使得在销和箱的密封表面5、8与肩部表面9、11之间形成非接触区域13，其中在非接触区域13处销与箱彼此不接触。通过以这种方式延伸唇部，销具有比密封表面靠销的前端部的、耐变形性增强的部分。其结果是，即使在压力与轴向力的组合负荷条件下销的密封表面也难以变形，从而使得能够改善螺纹接头的气密性。

图示的螺纹接头在销1的最靠近密封表面5的一个或多个阳螺纹与箱2的相对表面之间具有另一非接触区域14。通过在箱的表面中设置槽来形成非接触区域14，且非接触区域14用作容器以收集在螺纹接头的组合期间从拧紧的螺纹部排出的润滑脂。

在图1C中示出的螺纹接头中，销1在肩部表面9与非接触表面13之间具有第二肩部表面10。与肩部表面9相比，第二肩部表面10相对于与管的轴线垂直的平面的倾斜角度大且径向尺寸小。内侧的、较大的肩部表面9被称为主肩部表面，外侧的、较小的肩部表面10被称为副肩部表面。相应地，除了作为主肩部表面的肩部表面11以外，箱2还具有副肩部表面12。销和箱的主肩部表面9和11用于承受在螺纹接头的组合期间施加的压缩应力并且还限制唇部4的端部的径向向内的变形，而销和箱的副肩部表面10和12用于限制当主肩部表面受到压缩应力时主肩部表面的径向向外的变形。其结果是，销和箱的主肩部表面可以以稳定的方式抵接。

当通过螺纹接头的组合使得螺纹接头的销和箱的密封表面和肩部表面与相对的表面紧密接触时，位于密封表面与肩部表面之间的非接触区域13变成封闭的空间。从紧密接触的密封表面和肩部表面排出的润滑脂和产品流体(product fluid)流入到非接触区域13的封闭空间中并被限制在非接触区域13中。如果由于流体的量的增加使得限制在非接触区域13中的流体的压力变高，则由于压力使得非接触区域13趋向于径向膨胀，并且由销与箱的密封表面之间的紧密接触实现的螺纹接头的气密性存在劣化的可能性。

因此，专利文件1公开的螺纹接头具有至少一个槽，该槽在销和箱中的至少一方的肩部表面中具有至少0.1mm的深度，该槽用作用于限制在非接触区域13中的高压流体的泄漏路径。

图2A至图2D是示出在销的肩部表面中形成的槽的说明图。如该图所示，槽部9a-1和9a-2(合作地形成槽9a)分别形成在销1的副肩部表面10和主肩部表面9中。

槽9a穿过销1的主肩部表面9和副肩部表面10两者。槽9a可以形成在箱的肩部表面中，或者槽9a的一部分可以形成在销1的肩部表面中，而剩余部分形成在箱2的肩部表面中。槽9a连接非接触区域13与管状螺纹接头0的内部。因此，即使限制在非接触区域13中的流体产生高压，高压流体也能通过槽9a漏出到管状螺纹接头0的内部，而密封表面5与8之间的接触的状态不会改变，从而保持了螺纹接头的气密性。