[发明专利]用于套管的螺纹管形连接器

说明书

用于套管的螺纹管形连接器。螺纹管形连接器(10)具有套件(20)和销件(30)，套件具有阴式外侧螺纹(26)、阴式内侧螺纹(29)和在阴式外侧螺纹与阴式内侧螺纹之间的阴式中间密封面(27)，销件具有相应的阳式外侧螺纹(36)、阳式内侧螺纹(39)和阳式中间密封面(37)，使得阳式螺纹与阴式螺纹进行螺纹啮合联锁，当螺纹管形连接器装配时，中间密封面(27，37)形成中间金属对金属密封，其中，套件(20)在中间金属对金属密封部位处具有最小外径(JOBmin)，最小外径(JOBmin)分别小于分别位于阴式外侧螺纹和阴式内侧螺纹上方的外侧外径(JOBe)、内侧外径(JOBi)。

技术领域

本发明涉及螺纹管形连接器、以及待通过螺纹连接的管的装配件或者接头的领域。

特别是，本发明涉及工业中使用的管，尤其是油管用或管状生产附件管线用或用于油气井作业或勘探或开采的套管或衬套或立管用的管柱中使用的装配件或者螺纹接头。

背景技术

这里描述的螺纹装配件在用于油气井套管的金属管的装配中尤其有用。在钻探、生产和/或修井作业期间需要套管以保持钻孔稳定性，防止含水砂岩层污染及控制井压。

根据美国石油学会API标准关于套管和油管的技术规格5CT，这些套管为钢制。例如，钢为L80、P110、Q125钢级标准之一。

这种螺纹管形连接器经受例如轴向拉力、轴向压缩力、内部压力弯曲力、扭力等的可能在强度方面变化或方向方面改变的各种应力组合。因此，螺纹管形连接器设计用于承受这些应力，抵抗断裂，提供紧密密封。

已知用于石油或天然气运输管的许多类型装配件，从机械性能和密封性方面来看，它们即使在严苛的使用条件下也带来满意效果。

对于油气井套管的首要挑战是将其安装在井中而不损坏其内外表面。套管柱是一系列导管，第一组套管的外径比用于与第一组接合的第二组套管的要大，但第二组在井中安装在更深处。套管柱构造成使得越往井更深处，其直径渐小。但是过渡应平滑。

因此，需要将新一组具有特定外径的套管插入到前面安装的一组具有更大直径和特定内径的套管中。为了避免损坏已经安置于井中的套管的内表面，需要管控新一组套管的外径。美国石油学会标准提供有关这方面的规范。当然，所有套管组也应符合在相邻两个套管之间的每个连接器部位处的效率要求。连接效率或者接头效率定义为接头抗拉强度与管体抗拉强度之比，所述比是在更严苛井条件例如外部高压、内部高压、高压缩或高拉力下估算的。

已知装配件包括在两端配有阳式螺纹的管，这些管由具有两个相应阴式螺纹的联接件装配在一起。这种装配的优点是由于阳式和阴式螺纹之间产生的正螺纹干涉而使装配件的两个组成件变得刚硬。

但是，这些联接件的外径大于相应管的外径，当这些装配件配合套管使用时，联接件要求开出具有增大直径的钻孔，以容纳联接件的外径。

为了克服这个缺点，通常使用没有联接件或者套筒的装配件，其称为半平嵌、平嵌、或者整体式的装配件或接头或连接器。这些整体式装配件的管形构件每个都具有一阳式螺纹端部和一阴式螺纹端部。

整体式装配一般在具有一定尺寸的端部的管(即相应地在阴式螺纹端部具有扩大外径而在阳式螺纹端部具有缩窄外径)上进行，以便提供足以确保连接器机械强度的连接器厚度。扩大和缩窄允许对连接器提供更高效率。两者都有助于在连接部位处分别使最大外径和最小内径最小化。因此，连接器允许保持一定程度的偏差可操作性，容易安装在钻孔中而不损坏现有的套管，符合平嵌或半平嵌整体式连接的标准。平嵌连接使得连接器的外径与管的标称外径之比约为1％；而对于半平嵌，比约为2％至3％。

可参考文献WO-2014/044773，该文献描述了整体式半平嵌螺纹管形连接器，其具有配有管形阳式端部的第一管形构件和配有管形阴式端部的第二管形构件。阴式端部和阳式端部均在轴向上具有两级锥形螺纹和一偏心密封。该文献旨在通过提供临界截面积之间的特定关系，增大连接器的抗拉效率。