[发明专利]具有多个螺纹接头的钻柱部件

说明书

本发明的实现方式包括钻柱部件，其具有围绕本体延伸的至少一个螺纹。所述螺纹的前端可具有带有增加的强度和抗卡住和错扣的构型。具体地说，所述螺纹的所述前端可包括垂直于所述本体的平坦表面。所述螺纹的所述前端可提供到全螺纹深度的陡然转变以帮助减小或消除错扣，并且可被定向为相对于所述钻柱部件的轴线成角度。所述螺纹可进一步提供被配置来产生轴向渐进配合的可变螺纹宽度和可变螺距中的至少一个。所述螺纹还可提供被配置来产生径向渐进配合的圆柱形螺纹牙底和螺纹牙顶，所述螺纹牙顶在所述螺纹的轴向长度的至少一部分上围绕截锥体。

相关申请的交叉引用

本申请主张2012年9月13日提交的标题为“具有多个螺纹接头的钻柱部件”的临时专利申请第61/700,401号的优先权，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文。

发明背景

发明领域

本发明的实现方式总体上涉及用于钻井的部件和系统。具体地说，本发明的实现方式涉及钻井部件，其包括增加的强度和抗卡住、错扣和楔入性。

相关技术

螺纹连接早已被人所熟知，并且螺纹提供的显著优点是在于，螺纹的螺旋结构可以将旋转的运动和力转换为直线的运动和力。螺纹存在于许多类型的元件上，并且可用于无限的应用和行业之中。举例来说，螺纹对于螺钉、螺栓、以及其它类型的机械紧固件来说是必要的，所述螺纹可啮合表面(例如，在螺钉的情况下)或用于与螺帽连接(例如，在螺栓的情况下)，以便将多个元件保持在一起、向元件施加力、或用于任何其它适合的目的。拧螺纹在其中元件被机械地紧固到一起的几乎任何行业中也是常见的。举例来说，在管道应用中，管子被用来在压力下输送液体或气体。管子可具有与毗连的管子、插头、适配器、连接件、或其它结构的相应的螺纹配合的螺纹端。螺纹可用于形成液密的密封件以便防止在连接部位处的流体泄漏。

油田、勘探和其它钻井技术也广泛使用螺纹。举例来说，当挖井时，套管元件可被放置在井内。套管通常具有固定的长度，并且多个套管是彼此固定的，以便产生所需高度的套管。可将套管通过在其相反的两端使用螺纹而连接在一起。类似地，由于钻井元件被用来产生井或在井内部放置物体，因此可以使用钻杆或其它类似装置。当井的深度足够大时，多个钻杆可被连接到一起，这可通过在钻杆相反的两端使用配合螺纹而变得容易。通常，钻杆和套管是非常大的，并且为了将杆或套管拧在一起，机器要施加较大的力。

已经做出巨大努力来使油田、勘探和其它钻井工业中的设备标准化。在钻杆的情况下，已研制出外径和内径标准，以及在螺纹的情况下，已研制出多个螺纹标准来允许不同制造商生产可互换零件。举例来说，示例性标准化方案包括统一螺纹标准(UTS)、英国标准惠氏螺纹(BSW)、英国标准圆锥管螺纹(BSPT)、国家管螺纹锥形螺纹(NPT)、国际标准化组织(ISO)公制螺纹、美国石油协会(API)螺纹、以及为数众多的其它螺纹标准化方案。

在当不同制造商的部件被匹配到一起时标准化已允许更大的可预测性和互换性的同时，标准化还已减少了钻井部件设计的革新量。在一个实例中，钻杆的外径和内径均已由工业要求固定。因此，壁厚分配给配合螺纹(可操作来传递钻井负载并且承受由钻井部件的重复拧卸所致的磨损)的部分必须与部件的螺纹部分上的剩余材料保持平衡，使得所述部件可承受钻井负载和由抵靠钻孔壁的磨损和所产生切割所致的磨损。

在另一个实例中，可使用现有的横截面形状(或螺纹牙型)以及螺纹导程、螺距和螺纹头数的不同组合来产生螺纹。具体地说，导程是指沿覆盖在一个完整旋转中的轴线的直线距离。螺距是指从一个螺纹的牙顶到相邻的螺纹的牙顶的距离，并且螺纹头是指缠绕在螺纹紧固件圆筒上的螺纹头数或脊数。单头连接件是最常见的，并且包括缠绕在紧固件本体上的单脊。双头连接件包括缠绕在紧固件本体上的两个脊。每英寸螺纹数也是螺纹规格要素，但与螺纹导程、螺距和螺纹头直接相关。