專利名稱：用于管連接的螺旋槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及管件上的螺紋連接。更具體地，本發(fā)明涉及適于徑向上塑性擴(kuò)張的管件上的螺紋連接。
背景技術(shù)：
套管接頭、襯管和其它油田管通常用于鉆孔、完成及制造井。例如，套管接頭可以安置在井眼內(nèi)以使形成物穩(wěn)定，以保護(hù)形成物不受到提高的井眼壓力(例如，超過成形壓力的井眼壓力)等。套管接頭可以通過本領(lǐng)域技術(shù)中公知的螺紋連接、焊接連接和其它連接以端部至端部的方式相連。連接可以被設(shè)計成在相連的套管接頭的內(nèi)部與形成于套管接頭的外壁與井眼壁部之間的環(huán)形空間之間形成密封。例如，所述密封可以為合成橡膠密封件(例如，O形環(huán)密封件)、鄰近連接處形成的金屬至金屬密封或本領(lǐng)域技術(shù)中已知的類似密封。
在某些井結(jié)構(gòu)操作中，有利的是鉆孔(“開口”)中或下套管的井眼內(nèi)的螺紋管或套管接頭在徑向上塑性擴(kuò)張。在下套管的井眼中，可徑向擴(kuò)張的套管(casing)可以用于增強(qiáng)已磨損或損壞的套管，例如，以便增加舊套管的猝發(fā)傳輸率(burst rating)，從而防止孔過早廢棄。在井眼的開孔區(qū)段中，可徑向擴(kuò)張的套管的使用對于所需的最終下套管孔的直徑可以減小鉆孔的所需直徑，并且還可以減小將套管固定到井眼內(nèi)所需的水泥的所需體積。
在徑向塑性擴(kuò)張之后在可徑向擴(kuò)張?zhí)坠艿亩瞬可相徑菁y管連接處出現(xiàn)的變形(例如，油田套管和管道上所發(fā)現(xiàn)的變形)可能出現(xiàn)問題。在至少三個區(qū)域中遇到問題。首先，如果陽螺紋連接(pin connection)上所形成的陽螺紋前端(pin nose)在遠(yuǎn)離陰螺紋連接(box connection)上所形成的密封表面的方向上變形，則依靠徑向接觸應(yīng)力來形成密封的內(nèi)部金屬至金屬密封可能會被卸除(即，失去密封接合)。第二，鄰近螺紋連接區(qū)域的管端的總變形可以造成某些螺紋徑向移動，結(jié)果，使所述連接卸除。這會不利地影響螺紋連接的負(fù)載承載能力。第三，鄰近各個別的螺紋的區(qū)域中的局部變形可能會使個別螺紋“扭曲”，從而不利地影響個別螺紋之間的負(fù)載分配。
當(dāng)采用冷成形擴(kuò)張過程時(例如，當(dāng)冷成形擴(kuò)張工具或“清管器(pig)”移動通過套管柱以使套管柱在徑向上塑性擴(kuò)張時)，套管柱通常會進(jìn)入孔的“下向陰螺紋(box-down)”(例如，“陰”或內(nèi)螺紋連接進(jìn)入面向下向井眼的孔，使得當(dāng)擴(kuò)張工具被迫使向上通過套管柱時，擴(kuò)張工具(“清管器”)不會使各連接的陰螺紋前端變形)。要提及的是管柱(例如，鉆桿、套管或類似管狀部件)通常進(jìn)入井的“下向陽螺紋”中，這是因為這在管柱(tubular string)中更容易構(gòu)成螺紋連接。
可擴(kuò)張管連接的現(xiàn)有技術(shù)分析已集中在對連接中的擴(kuò)張后的應(yīng)力的分析，其中隱含的假定是即使在塑性變形范圍內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系也相對為線性。然而，油田管工具中典型使用的薄壁碳鋼在塑性變形期間在應(yīng)力與應(yīng)變之間表現(xiàn)出顯著的非線性關(guān)系，特別是在緊隨其中由呂德斯帶(Luders bands)的形成為特征的塑性屈服的屈服點的接近塑性的區(qū)域中。因此，理想的是可擴(kuò)張螺紋管連接被設(shè)計用以控制并集中擴(kuò)張所造成的塑性應(yīng)變而非設(shè)計用以在連接中獲得所需應(yīng)力場，使得在螺紋連接(和其上形成螺紋連接的有關(guān)管狀部件)的徑向塑性擴(kuò)張之后可以保持螺紋連接和密封完整性。
在轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人并在此整體并入本文供參考的美國專利第6,607,220 B2號中顯示設(shè)計用以控制和集中擴(kuò)張所造成的塑性應(yīng)力的管連接的一個實例。在‘220專利中，圓周槽被設(shè)置在陰螺紋部件(box member)外表面上的一個或多個位置處，以在徑向塑性擴(kuò)張期間控制螺紋連接的變形?！?20專利還披露了在陽螺紋部件的內(nèi)表面或外表面上將螺旋槽設(shè)置在大體與外螺紋的根部相同的軸向位置處。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面中，本發(fā)明涉及一種包含包括內(nèi)螺紋的陰螺紋部件(boxmember)和包括外螺紋的陽螺紋部件(pin member)的管連接。所述外螺紋適于螺紋接合到所述內(nèi)螺紋上。大體呈螺旋形的溝槽形成于所述陰螺紋部件的外表面上。
在另一個方面中，本發(fā)明涉及一種包括陰螺紋部件和陽螺紋部件的管連接，其中所述陰螺紋部件包括內(nèi)螺紋、第一密封表面和第二密封表面，所述陽螺紋部件包括外螺紋、第三密封表面和第四密封表面。所述外螺紋適于螺紋接合到所述內(nèi)螺紋上，所述第一和第三密封表面適于形成抵抗外部壓力的密封，所述第二和第四密封表面適于根據(jù)其接合形成抵抗內(nèi)部壓力的密封(或者密封件)。大體呈螺旋形的溝槽形成于所述陰螺紋部件的外表面上。所述大體螺旋形的溝槽定位成大體與所述內(nèi)螺紋位于同一導(dǎo)程內(nèi)。
在又一個方面中，本發(fā)明涉及一種制造工具接頭的陰螺紋部件的方法。所述方法包括為陰螺紋部件選擇外徑，從而使所述工具接頭的彎曲強(qiáng)度比大于所選定的彎曲強(qiáng)度比。螺旋槽形成于所述陰螺紋部件的外徑上，使得所述螺旋槽會使所述彎曲強(qiáng)度比減小到約為所選定的彎曲強(qiáng)度比。內(nèi)螺紋形成于所述陰螺紋部件的內(nèi)表面上。
在另一個方面中，本發(fā)明涉及一種修改包括內(nèi)螺紋的陰螺紋部件的方法。所述方法包括在所述陰螺紋部件的外表面上形成大體呈螺旋形的溝槽。所述大體螺旋形的溝槽定位成大體與所述內(nèi)螺紋位于同一導(dǎo)程內(nèi)。
在又一個方面中，本發(fā)明涉及一種制造陰螺紋部件的方法。所述方法包括在圓柱體的內(nèi)表面上形成內(nèi)螺紋、以及在所述圓柱體的外表面上形成大體呈螺旋形的溝槽。所述大體螺旋形的溝槽定位成大體與所述內(nèi)螺紋位于同一導(dǎo)程內(nèi)。
本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點從以下說明和隨附的權(quán)利要求將清楚呈現(xiàn)。


圖1是典型的徑向擴(kuò)張工具；圖2A是平端管的未擴(kuò)張接頭；圖2B是擴(kuò)張后的圖2A中所示的平端管接頭；圖3A是在鄰近第一擴(kuò)張端部處沿著圖2B中所示的徑向擴(kuò)張管的長度的應(yīng)變的曲線圖；圖3B是圖2B中所示的徑向擴(kuò)張管的橫截面圖；圖4A是在鄰近第二擴(kuò)張端部處沿著圖2B中所示的徑向擴(kuò)張管的長度的應(yīng)變的曲線圖；圖4B是圖2B中所示的徑向擴(kuò)張管的橫截面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的處于未擴(kuò)張狀態(tài)的管連接的橫截面圖；圖6A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的陰螺紋部件的橫截面圖；圖6B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的適于連接到圖6A中所示的陰螺紋部件上的陽螺紋部件的橫截面圖；圖7A是現(xiàn)有技術(shù)的工具接頭的橫截面圖；以及圖7B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的工具接頭的橫截面圖。
具體實施例方式
在一個方面中，本發(fā)明涉及管連接(或管連接件)。更具體地，本發(fā)明涉及管理管連接中的應(yīng)力。
擴(kuò)張工具典型地用于使設(shè)置在井眼內(nèi)的套管柱或管道在徑向上從初始狀態(tài)(例如，從初始直徑)塑性擴(kuò)張到擴(kuò)張狀態(tài)(例如，具有較大直徑)。圖1中所示的一個普通的現(xiàn)有技術(shù)的擴(kuò)張過程使用用于使井眼中的套管(casing)擴(kuò)張的圓錐形逐漸變細(xì)的冷成形擴(kuò)張工具101(一般稱作“清管器(pig)”)。擴(kuò)張工具101通常被密封在清管器發(fā)送筒(pig launcher)(圖中未示)內(nèi)，其中所述清管器發(fā)送筒為連接到進(jìn)入井眼的套管柱的下端的鐘形區(qū)段。因為清管器發(fā)送筒必須通過已安裝在井眼內(nèi)的母體套管(parentcasing)，所以清管發(fā)送筒具有小于母體套管的“通徑(drift diameter)”的外徑。如在此所使用，“通徑”為可以通過井眼的最大外徑。通常，通徑由于井眼不是完全直而稍微小于井眼的內(nèi)徑。由于這個原因，正好具有井眼內(nèi)徑的工具將不能自由地移動通過井眼。
典型地，當(dāng)套管柱進(jìn)入井眼內(nèi)之后，套管柱利用滑動件(圖中未示)懸掛在井眼內(nèi)。接著，鉆桿(drill pipe)(圖中未示)進(jìn)入井眼并被鎖定到擴(kuò)張工具101上。在連接鉆桿之后，套管柱的重量由擴(kuò)張工具101支承。鉆桿接著用于使套管柱進(jìn)一步下降到井眼內(nèi)的選定位置處。擴(kuò)張工具101包括具有通常在5度與45度之間的錐角98B的錐形區(qū)段98A。擴(kuò)張工具101通常關(guān)于其縱軸97對稱。擴(kuò)張工具101還包括圓柱形區(qū)段96，所述圓柱形區(qū)段的直徑對應(yīng)于緊跟著錐形區(qū)段95的套管柱(圖中未示)的所需擴(kuò)張內(nèi)徑。
此特定擴(kuò)張過程中的下一個步驟是通過鉆桿抽吸水泥并將水泥排到清管器上的水泥端口外。水泥在要擴(kuò)張的套管柱外部與井眼內(nèi)部之間流動。在已經(jīng)抽吸選定量的水泥之后，水泥端口典型地由設(shè)計成安置在水泥端口內(nèi)的活門(dart)封堵。所述活門通常通過鉆桿抽吸有鉆井液。持續(xù)抽吸鉆井液會對清管器發(fā)送筒加壓，從而驅(qū)動擴(kuò)張工具101向前(即，朝著表面向上)并驅(qū)動套管進(jìn)一步進(jìn)入井眼內(nèi)。當(dāng)擴(kuò)張工具101向前移動時，套管柱擴(kuò)張。擴(kuò)張持續(xù)直到整個套管柱均擴(kuò)張為止。在許多實例中，套管柱將包括在擴(kuò)張之后保持在母體套管內(nèi)的一段套管。另外段套管可以設(shè)計成用作用于套管柱的襯管懸掛器并密封在母體套管與擴(kuò)張?zhí)坠苤g。
在此擴(kuò)張過程中，例如，徑向擴(kuò)張速率由使套管柱擴(kuò)張所需的總塑性應(yīng)變、錐角98A和擴(kuò)張工具101通過套管柱的軸向移動速率決定。擴(kuò)張過程的一致性由沿著擴(kuò)張工具101的轉(zhuǎn)變以及形成套管柱的多段套管、連接成段套管的螺紋連接等(舉例而言)的橫截面面積控制。
上述的擴(kuò)張過程僅為本領(lǐng)域技術(shù)中公知的擴(kuò)張過程的一個實例。擴(kuò)張工具101根據(jù)工具設(shè)計和應(yīng)用可以在套管柱的底部或頂部處開始操作。例如，可以以每分鐘25至60英尺的速率進(jìn)行徑向擴(kuò)張。本領(lǐng)域技術(shù)中還已知其它的擴(kuò)張過程，例如，局部靜水壓或“液壓成形”下的擴(kuò)張，但是通常不如冷成形擴(kuò)張過程用的那么多。還存在用于冷形成套管的其它擴(kuò)張工具。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會理解，本發(fā)明的某些實施例中所采用的擴(kuò)張過程在不偏離本發(fā)明范圍的前提下可以變化。
盡管已證明錐形擴(kuò)張工具的方法很好地用于套管柱的管體上，然而構(gòu)成的螺紋連接的擴(kuò)張在已擴(kuò)張的螺紋連接中已暴露出結(jié)構(gòu)密封問題。經(jīng)歷徑向塑性擴(kuò)張的螺紋連接具有的趨勢為表現(xiàn)出不均勻的軸向伸長，并且對擴(kuò)張后剩余的殘余周向應(yīng)力作出不同反應(yīng)。具體地，外(陽(pin))螺紋部件和內(nèi)(陰(box))螺紋部件在徑向擴(kuò)張期間發(fā)生不同的變形。陰螺紋部件在徑向擴(kuò)張期間通常遠(yuǎn)離陽螺紋部件移動。這種差異位移現(xiàn)象在軸向接合的密封中造成預(yù)加負(fù)載損失，從而使傳統(tǒng)的金屬至至金屬密封(包括，例如，臺肩密封)的使用對于在徑向上塑性擴(kuò)張的套管和管道通常是無效的。
平端管的徑向塑性擴(kuò)張當(dāng)套管或管道的接頭在徑向上塑性擴(kuò)張時，套管接頭的壁厚和套管接頭的總軸向長度通過一般稱為“泊松(Poissoning)”的過程而減小，并且套管接頭中保留有殘余應(yīng)力。在鄰近套管接頭的中間處，因為各不連續(xù)區(qū)域受到來自鄰接的不連續(xù)區(qū)域的支承，所以套管接頭將保持大體一致的直徑和壁厚。然而，鄰近套管接頭的端部的變形視擴(kuò)張工具行進(jìn)的方向而定。
圖2A顯示具有約20的標(biāo)稱直徑與壁厚比(d/t)的未擴(kuò)張管100的接頭。例如，未擴(kuò)張管100由80,000psi屈服值的碳鋼形成。圖2A中的未擴(kuò)張管100上未形成連接。未擴(kuò)張管100具有內(nèi)徑(ID)100A、外徑(OD)100B和壁厚100C。未擴(kuò)張管100被設(shè)計成通過擴(kuò)張工具101擴(kuò)張，其中所述擴(kuò)張工具通常在從未擴(kuò)張第一端部102朝向未擴(kuò)張第二端部103的方向上移動通過未擴(kuò)張管100。
圖2B顯示管子104在其擴(kuò)張之后的接頭。擴(kuò)張管104具有ID 104A、OD104B和壁厚104C。擴(kuò)張管104短于未擴(kuò)張的平端管(圖2A中的100)(要提及的是縮短程度在圖2B中為了清楚被夸大)，并且擴(kuò)張管104的壁厚104C通常小于未擴(kuò)張管的壁厚(圖2A中的100C)。已擴(kuò)張的平端管104的端部105、106顯示出已通過圓錐形逐漸變細(xì)的冷成形“清管器”(例如，圖2A中所示的擴(kuò)張工具101)擴(kuò)張的套管和管道的變形特征。已擴(kuò)張的第一端部105在管子的端部處顯示出徑向“向外成鐘形”而在鄰近端部附近的管段處顯示出軸向“起皺”或“起波紋”。已擴(kuò)張的第二端部106在鄰近端部處顯示出徑向“向內(nèi)成鐘形”。要提及的是管壁的徑向位移為了清楚被夸大。
圖3A顯示已擴(kuò)張的平端管(圖2B中的104)在鄰近第一擴(kuò)張端部(圖2B中的105)處沿著管子(圖2B中的104)長度的應(yīng)變的圖表。第一擴(kuò)張端部(圖2B中的105)處的應(yīng)變以圖端108A示出，而鄰近管體的應(yīng)變朝著圖端108B示出。要提及的是圖3B顯示可以作為對圖3A中所示的圖表的物理推論所觀察到的管子的橫截面圖。
在圖3A中，擴(kuò)張ID(圖3B中的104A)處的應(yīng)變作為ID周向應(yīng)變曲線107A、ID軸向應(yīng)變曲線107C和ID徑向應(yīng)變曲線107E示出。擴(kuò)張外徑(圖3B中的104B)處的應(yīng)變作為OD周向應(yīng)變曲線107B、OD軸向應(yīng)變曲線107D和OD徑向應(yīng)變曲線107F示出。要提及的是軸向應(yīng)變(107C和107D)和徑向應(yīng)變(107E和107F)在管體中大體恒定且為負(fù)數(shù)，如靠近圖端108B處所示，從而如所預(yù)期的在管子被擴(kuò)張工具(圖2A中的101)擴(kuò)張時確定管子(圖3B中的104)變得較短且具有減小的壁厚。
OD軸向應(yīng)變107D和ID軸向應(yīng)變107C在鄰近拐點109處岔開，其中OD軸向應(yīng)變107D增加(即，變?yōu)檩^小的負(fù)數(shù))，ID軸向應(yīng)變107C減小(即，變?yōu)樵龃蟮呢?fù)數(shù))，從而表示管子(圖3B中的104)開始在徑向向外的方向上“凸出”。當(dāng)在拐點110A處從左至右觀察時，OD軸向應(yīng)變107D開始減小，而ID軸向應(yīng)變107C開始增加，從而表示管子(圖3B中的104)在徑向向內(nèi)的方向上收縮。軸向應(yīng)變曲線107C、107D在拐點110B處相交。管子(圖3B中的104)在拐點111處開始向外徑向擴(kuò)張，在拐點112處，ID軸向應(yīng)變107C開始減小而OD軸向應(yīng)變107D持續(xù)增加(例如，徑向擴(kuò)張速率在鄰近管子(圖3B中的104)的端部(圖3B中的105)處減小)。
參照圖3B，擴(kuò)張管104的標(biāo)稱擴(kuò)張外徑104D作為管子104在拐點109、110A、110B、111、112處的徑向位移的參考示出。要提及的是管壁的徑向位移為了清楚被略微夸大。要提及的是最大位移出現(xiàn)在拐點111處，壁厚104C在鄰近管子104的端部105處略微減小。
例如，鄰近管子端部的“起皺”或“起波紋”類似于強(qiáng)阻尼正弦函數(shù)。根據(jù)對擴(kuò)張過程的有限元分析(FEA)和物理實驗，本發(fā)明人已經(jīng)假設(shè)“波紋”的振幅、周期和阻尼依賴于管子中所需的總塑性擴(kuò)張、直徑與壁厚比(d/t)、擴(kuò)張工具的設(shè)計(特別是錐角)、以及擴(kuò)張工具與未擴(kuò)張管之間的摩擦系數(shù)。
圖4A顯示管子104在鄰近第二擴(kuò)張端部106處沿著管子長度的應(yīng)變的圖表。第二擴(kuò)張端部106處的應(yīng)變以圖端114A示出，而朝向管體的應(yīng)變朝向圖端114B示出。要提及的是圖4B顯示可以作為對圖4A中所示的圖表的物理推論所觀察到的管子的橫截面圖。
擴(kuò)張內(nèi)徑(ID)104A處的應(yīng)變作為ID周向應(yīng)變曲線113A、ID軸向應(yīng)變曲線113C和ID徑向應(yīng)變曲線113E示出。擴(kuò)張外徑(OD)104B處的應(yīng)變作為OD周向應(yīng)變曲線113B、OD軸向應(yīng)變曲線113D和OD徑向應(yīng)變曲線113F示出。要提及的是軸向應(yīng)變(113C和113D)和徑向應(yīng)變(113E和113F)在管體中大體恒定且為負(fù)數(shù)，如靠近圖端114B處所示，從而如所預(yù)期的確定在管子被擴(kuò)張工具(圖2A中的101)擴(kuò)張時管子(圖3B中的104)變得較短且具有減小的壁厚。還要提及的是圖4A中所示的管子(圖4B中的104)的本體中的應(yīng)變水平(例如，圖端114B處的應(yīng)變值)對應(yīng)于圖3A中所示的管子本體中的應(yīng)變水平(例如，圖端108B處的應(yīng)變水平)。
參照圖4A，從拐點115A處從右向左觀察，OD軸向應(yīng)變曲線113D增加(即，變?yōu)檩^小的負(fù)數(shù))，而ID軸向應(yīng)變曲線113C減小(即，變?yōu)樵龃蟮呢?fù)數(shù))，表示管子(圖3B中的104)開始徑向向外凸出。在拐點115B處，OD軸向應(yīng)變曲線113D減小，而ID軸向應(yīng)變曲線113C增加，表示管子(圖3B中的104)徑向向內(nèi)成鐘形。要提及的是“向內(nèi)成鐘形”的趨勢自始至終持續(xù)至圖端114A處所表示的第二擴(kuò)張端部(圖4B中的106)。
圖4B顯示作為管子104在拐點115A、115B處的徑向位移的參考的擴(kuò)張管體的標(biāo)稱外徑104D。要提及的是管壁的徑向位移為了清楚被略微夸大且壁厚104C保持大體恒定。預(yù)測管子在拐點115A處向外成鐘形。如關(guān)于上述圖4A所討論，管子104在拐點115B處開始在徑向上向內(nèi)呈鐘形，并且在徑向上從拐點115B至第二擴(kuò)張端部106持續(xù)呈鐘形。
螺紋油管接頭的徑向塑性擴(kuò)張當(dāng)對可徑向擴(kuò)張的油管或套管接頭設(shè)計螺紋連接時，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)用于補償在鄰近螺紋連接處出現(xiàn)在油管接頭中的前述軸向及徑向位移的方法。因此，本發(fā)明的實施例用以補償在徑向塑性擴(kuò)張之后在鄰近螺紋管接頭、套管接頭和油管接頭(tubing joint)的端部處的軸向及徑向位移。在某些實施例中，選擇性設(shè)置的溝槽用于保持螺紋連接在徑向塑性擴(kuò)張之后的完整性。
從實驗中已確定，當(dāng)包括構(gòu)成V字形類型或方形臺肩螺紋連接(例如，API“圓螺紋”或“鋸齒形螺紋”)的一段管子在徑向上塑性擴(kuò)張時，因為螺紋不會對陽螺紋和陰螺紋的相對徑向變形提供顯著的阻力，所以構(gòu)成的連接的塑性變形會造成類似于平端管的徑向塑性擴(kuò)張期間所經(jīng)歷的前述軸向及徑向位移的軸向及徑向位移。例如，當(dāng)徑向擴(kuò)張工具在軸向向上的方向上移動通過典型的套管柱(通常會以指向下(“向下刺穿”)的陽螺紋連接端進(jìn)入井眼)時，包括API鋸齒形螺紋的構(gòu)成連接(made-up connection)的陽螺紋端(box end)將會以類似于圖2B中所示的已擴(kuò)張的第一端部(圖2B中的105)的方式變形，而陰螺紋端(pin end)將會以類似于圖2B中所示的已擴(kuò)張的第二端部(圖2B中的106)的方式變形。因為陽螺紋及陰螺紋端(在包括API鋸齒形螺紋的這個實例中)在徑向上彼此互不限制，所以陰螺紋端通常在徑向上“向外呈鐘形”而陽螺紋端通常在徑向上“向內(nèi)呈鐘形”，如以上詳細(xì)所述。
然而，通過實驗和有限元分析(FEA)已確定，如果如在通常將燕尾形螺紋(dovetail-shaped thread)用于形成螺紋連接的情況下使螺紋連接可抵抗徑向變形，則陽螺紋及陰螺紋兩個連接的無支承端部(例如，延伸過最后接合的螺紋的螺紋連接部分)通常將在徑向上以與圖2B中所示的已擴(kuò)張第二端部(圖2B中的106)相似的方式向內(nèi)呈鐘形。因此，外部金屬至金屬密封(例如，陽螺紋連接(pin connection)和陰螺紋連接(box connection)之間在鄰近陰螺紋連接的端部所形成的外部臺肩處所形成的密封)可以形成有大致呈燕尾形的螺紋形式，這是因為當(dāng)陰螺紋端部在徑向塑性擴(kuò)張之后在徑向上向內(nèi)呈鐘形時，陰螺紋端部與陽螺紋臺肩之間在鄰近陰螺紋端部處產(chǎn)生增加的接觸應(yīng)力。然而，即使具有大體呈燕尾形的螺紋也難于保持內(nèi)部的金屬至金屬密封(例如，鄰近陽螺紋上的陽螺紋前端處所形成的密封)，這是因為陽螺紋前端在徑向塑性擴(kuò)張之后趨向于向內(nèi)呈鐘形(遠(yuǎn)離陰螺紋連接)。其它用于管連接的密封機(jī)構(gòu)(例如，合成橡膠密封)也遇到相似的困難。
授予Blose等人并轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人且在此整體并入本文供參考的美國專利第5,423,579號披露一種用于螺紋管連接的金屬至金屬的密封設(shè)計。為了形成可靠的金屬至金屬密封，陽螺紋和陰螺紋連接通常彼此接觸以形成薄圓柱形接觸區(qū)域(例如，可以通過利用對應(yīng)的陽螺紋及陰螺紋元件上的失配角度獲得所述薄圓柱形接觸區(qū)域)，并且所述連接通常必須被擰緊以在密封接觸區(qū)域處形成所選定的最小接觸應(yīng)力(例如，以便抵抗內(nèi)部和/或外部壓力進(jìn)行密封)。因此，為了在鄰近設(shè)置在徑向上塑性擴(kuò)張的套管柱上的螺紋連接處形成可靠的金屬至金屬密封，所述連接應(yīng)該被設(shè)計成減輕擴(kuò)張應(yīng)力以防止損壞所述連接并保持密封接觸面積。
在在此所述的本發(fā)明的特定實施例中，用于形成螺紋連接的螺紋為包括具有收斂螺紋寬度的大致呈燕尾形的螺紋的“楔形”螺紋。楔形螺紋在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的，并且例如，披露于授予Blose的美國專利第RE30,647號、授予Reeves的美國專利第RE34,467號、授予Ortloff等人的美國專利第4,703,954號、和授予Mott的美國專利第5,454,605號，所有所述專利均轉(zhuǎn)讓與本發(fā)明的受讓人。這些專利中的每一個專利均在此并入本文供參考。本發(fā)明的這些具體實施例中所使用的楔形螺紋通常包括燕尾形螺紋，其中，例如，螺紋牙頂寬于螺紋根部，并且其中兩個螺紋牙側(cè)包括不同但固定的導(dǎo)程。楔形螺紋形式的寬度通常沿著螺紋長度(例如，沿著螺旋形螺紋形式)變化，使得當(dāng)“構(gòu)成”(擰在一起)所述連接時，連接陽螺紋及陰螺紋部件上所形成的螺紋牙側(cè)更靠近在一起。另外，本發(fā)明的某些實施例可以包括楔形螺紋形式，其中兩個牙側(cè)具有對應(yīng)的負(fù)角(相對于形成其的管狀部件的軸線)，其中一個牙側(cè)具有負(fù)角而一個牙側(cè)具有正角等，只要螺紋形式的牙頂大致寬于螺紋形式的根部。進(jìn)一步而言，楔形螺紋也可以形成為非燕尾形的螺紋形式。
楔形螺紋優(yōu)選用于本發(fā)明的某些實施例中，這是因為所述楔形螺紋不需要單獨的扭轉(zhuǎn)臺肩。所述楔形螺紋不需要單獨的扭轉(zhuǎn)臺肩是因為會聚負(fù)載和設(shè)置在楔形螺紋上的帶尖牙側(cè)(stab flank)在組成時互相抵抗。另外，大致呈燕尾形的螺紋形式在連接的徑向塑性擴(kuò)張期間對陽螺紋及陰螺紋的徑向分離提供阻力。
要提及的是楔形螺紋通過在徑向上可塑性擴(kuò)張的套管柱等還可以提供一些優(yōu)點，這是因為傳統(tǒng)的“有肩”螺紋連接可能會遭受嚴(yán)重磨損和/或臺肩的碎裂，并且因為套管柱在徑向塑性擴(kuò)張期間的軸向收縮(例如，由于“泊松”)可能會使臺肩處的接觸應(yīng)力增加到超出由其形成套管柱的材料的極限抗壓強(qiáng)度。然而，對于適當(dāng)?shù)膹较蛩苄詳U(kuò)張(例如，對于大體小于10％的擴(kuò)張)，大致包括燕尾形螺紋的有肩連接可以對所述連接在擴(kuò)張期間的徑向分離提供足夠的阻力以及在臺肩處提供充分的接觸應(yīng)力。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會理解，“半燕尾形”螺紋形式(即，其中一個螺紋牙側(cè)相對于管子軸線成大約90度角度的螺紋形式)也可以對所述連接在擴(kuò)張期間的徑向分離提供阻力。在其它實施例中，可以根本不存在燕尾形。因此，本發(fā)明不意指受限于包括“燕尾形”螺紋形式的在此所說明的實施例。
圖5顯示大體在未擴(kuò)張狀態(tài)下的本發(fā)明的實施例。所述連接包括具有外螺紋153的陽螺紋部件130和具有內(nèi)螺紋132的陰螺紋部件131。此外，陽螺紋部件130和陰螺紋部件131可以包括分別適于在構(gòu)成連接時形成金屬至金屬密封134的對應(yīng)的相鄰密封表面134A、134B。在某些實施例中，螺紋153和132可以為如圖5中所示的楔形螺紋。在這個實施例中，螺紋153和132大致為燕尾形，從而可幫助防止陽螺紋部件130和陰螺紋部件131在徑向塑性擴(kuò)張期間相對于彼此徑向變形。由于上述討論，用于使所述連接在徑向上塑性擴(kuò)張的擴(kuò)張工具(圖中未示)的行進(jìn)方向133決定了陽螺紋連接130的行為類似于相鄰密封表面134A、134B之間的接觸所限定的密封134區(qū)域中的平端管(圖3A中的106)的第二擴(kuò)張端部(即，陽螺紋130的遠(yuǎn)端135將趨向于在徑向塑性擴(kuò)張之后向內(nèi)成鐘形)。
在圖5中所示的實施例中，具有矩形橫截面的螺旋槽150形成于陰螺紋部件131的外部上。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會理解，螺旋槽150的橫截面在不偏離本發(fā)明范圍的前提下可以在尺寸和形狀上發(fā)生變化。例如，在其它實施例中，螺旋槽150可以具有V形、拋物線形、U形或半圓形橫截面。螺旋槽150位于與內(nèi)螺紋132的牙頂152大體相同的軸向位置處。螺旋槽150的該定位可以被稱作在內(nèi)螺紋132上的“位于導(dǎo)程內(nèi)位于同一導(dǎo)程內(nèi)(inlead)”。因為擴(kuò)張工具不會接觸陰螺紋部件，所以僅有陽螺紋部件(圖5中的實施例中的130)直接受到擴(kuò)張工具所強(qiáng)加的軸向力。這會造成陽螺紋部件130伸長，從而由于兩個部件之間的連接迫使陰螺紋部件131伸長較小量。陰螺紋部件上的楔形螺紋132由于牙頂152的厚度而抵抗所述伸長。通過在內(nèi)螺紋132的牙頂152上方定位在同一導(dǎo)程的螺旋槽150，陰螺紋部件的壁厚在其通常具有增加的厚度的情況下會減小。由螺旋槽150造成的壁厚的減小會減輕內(nèi)螺紋132所受到的軸向應(yīng)力。同時，因為陰螺紋部件的最小壁厚(出現(xiàn)在內(nèi)螺紋132的根部155處)未減小，所以所述連接的軸向及周向總強(qiáng)度不會顯著減小。
轉(zhuǎn)向圖6A和圖6B，顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的陰螺紋部件215和陽螺紋部件216。陰螺紋部件215和陽螺紋部件216分別具有內(nèi)螺紋211和外螺紋212，并且適于互相螺紋接合以連接兩個管狀部件。具有梯形橫截面的螺旋槽207形成于陰螺紋部件215的外表面上。螺旋槽207的位于同一導(dǎo)程的位置(in-lead position)由從螺旋槽207畫到內(nèi)螺紋211的虛線說明。螺旋槽207的布置和螺旋特性不會顯著減小陰螺紋部件215的臨界區(qū)段210，從而決定連接陰螺紋部件215將承受的最大張力和壓力。“臨界區(qū)段”位于陰螺紋部件215必須承受全部軸向負(fù)載的最小橫截面處。臨界區(qū)段210的面積橫交于管軸線(圖中未示)進(jìn)行測量。在這個特定實施例中，臨界區(qū)段210的位置與圓周槽相一致。在不具有圓周槽205的實施例中，臨界區(qū)段210可以安置在螺紋減荷溝槽處(未示出)。臨界區(qū)段210一般為陰螺紋部件在壓縮和拉伸加載期間的失效點。因為螺旋槽207僅是從陰螺紋部件上的任意軸向位置處移除一小部分材料，所以對臨界區(qū)段210起到較小效果。
在圖6A和圖6B中所示的實施例中有四個單獨密封。陰螺紋部件215具有兩個密封區(qū)域201A和203A，所述兩個密封區(qū)域分別與位于陽螺紋部件216上的密封區(qū)域201B和203B形成密封。陰螺紋部件215和陽螺紋部件216分別具有形成于其上的溝槽205和206，所述溝槽適于容納單獨的密封環(huán)(圖中未示)，例如，彈性材料O形環(huán)。密封區(qū)域201A和201B以及位于溝槽206中的密封環(huán)抵抗外部壓力進(jìn)行密封。密封區(qū)域203A和203B以及位于溝槽205中的密封環(huán)抵抗內(nèi)部壓力進(jìn)行密封。本發(fā)明的實施例的特性是幫助在連接的徑向塑性擴(kuò)張期間保持這些密封。
盡管上述實施例說明了具有恒定橫截面的螺旋槽，然而本發(fā)明的范圍不限于恒定的橫截面。在某些實施例中，螺旋槽的寬度可以以與陰螺紋部件上的楔形螺紋的牙頂?shù)膶挾茸兓嗟鹊乃俾蔬M(jìn)行變化。在某些實施例中，螺旋槽的深度可以沿著陰螺紋部件的軸向長度變化。例如，在橫截面最薄處可能需要陰螺紋部件的遠(yuǎn)端上具有較淺的螺旋槽。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會理解，螺旋槽的橫截面的形狀和尺寸在不偏離本發(fā)明范圍的前提下可以進(jìn)行變化。此外，螺旋槽的長度可以小于內(nèi)螺紋的長度。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會理解在不偏離本發(fā)明范圍的前提下，螺旋槽可以僅出現(xiàn)在陰螺紋部件的一部分或整段上。
盡管上述實施例中所討論的螺旋槽用于保持要在徑向上塑性擴(kuò)張的管狀部件上的連接的強(qiáng)度和密封完整性，然而螺旋槽還可幫助抵抗陰螺紋部件的外表面上的損壞效果。嚴(yán)重刮擦和劃痕在表面處理(例如，構(gòu)成連接)期間以及使管狀部件進(jìn)入井中時出現(xiàn)在陰螺紋部件的外表面上。另外的刮擦和劃痕可能出現(xiàn)在管狀部件通過位于井中的套管窗口時。這些刮擦和劃痕用作在擴(kuò)張過程期間可以造成陰螺紋部件分裂的應(yīng)力集中凹槽。當(dāng)嚴(yán)重受壓時，這些刮擦和劃痕可以形成將會傳播的裂縫。由軸向刮擦和劃痕造成的裂縫(例如，出現(xiàn)在管狀部件在井中滑動期間)典型地在暴露給嚴(yán)重的周向應(yīng)力時沿著陰螺紋部件的軸線傳播。由圓周刮擦和劃痕造成的裂縫(例如，出現(xiàn)在構(gòu)成連接期間)典型地在暴露給嚴(yán)重的軸向應(yīng)力時在圓周方向上傳播。螺旋槽可以幫助減小所述裂縫在軸向和圓周方向上的傳播。形成于陰螺紋部件的外表面上的螺旋槽的這個優(yōu)點還可以用于非擴(kuò)張的連接件。
本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)在陰螺紋部件的OD上形成螺旋槽以特別用于管道(例如，鉆桿和鉆鋌(drill collars))的連接。鉆鋌典型地由具有大體恒定的OD的一個管件制成。用于鉆鋌的連接通常具有與鉆鋌的本體相同的OD。鉆桿典型地通過將工具接頭焊接到管件的一區(qū)段的各端部上制成。工具接頭典型地具有大于鉆桿的OD。工具接頭包括具有內(nèi)螺紋(陰螺紋)或外螺紋(陽螺紋)的連接。鉆桿的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)段將具有位于一個端部上的陽螺紋部件以及位于相對端部上的陰螺紋部件。
圖7A顯示現(xiàn)有技術(shù)的工具接頭的橫截面。工具接頭具有適于彼此連接的陽螺紋部件701和陰螺紋部件702。陽螺紋部件701連接到鉆桿706A的一區(qū)段上。陰螺紋部件702連接到鉆桿706B的一區(qū)段上。工具接頭的OD703大于鉆桿706A和706B的OD。工具接頭的ID 705典型地小于鉆桿706A和706B的ID。
繼續(xù)參照圖7，工具接頭的OD 703在使用期間受到磨損。大多數(shù)磨損是由鉆桿在井眼中旋轉(zhuǎn)造成。磨損速率通過應(yīng)用根據(jù)具體井眼的條件而變化。當(dāng)OD 703磨損時，大多數(shù)連接由于減小的橫截面面積會受到減小的抗扭強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。對于強(qiáng)度不依賴于臺肩區(qū)域708的圖7中的楔形螺紋707保持大體充分的強(qiáng)度直到斜面79的直徑。需要構(gòu)成臺肩的其它連接在OD 703的磨損期間逐漸受到減小的強(qiáng)度。當(dāng)磨損使OD 703減小通過斜面709之后，更換鉆桿。
為了減小磨損，工具接頭可以具有施加到工具接頭的多個部分上的環(huán)形加硬層(hardbanding)704?？梢允褂媒饘俸附踊w中的碳化物顆粒增加環(huán)形加硬層704。除了工具接頭的OD 703上的磨損之外，在特定的金屬套管中，環(huán)形加硬層704還可幫助減小井眼的磨損。盡管采用環(huán)形加硬層，但某些情況會造成以特別高的速率發(fā)生的磨損。這種情況中的一種為在特定區(qū)域中鉆井時可能會遇到的玄武質(zhì)巖石。地?zé)峋疄榭赡艽嬖谛滟|(zhì)巖石的常見位置。玄武質(zhì)巖石具有快速腐蝕鉆桿的OD 703以及重量大的鉆桿和鉆挺的高磨蝕性。已經(jīng)知道在玄武質(zhì)巖石結(jié)構(gòu)中鉆井會使鉆桿的使用壽命減小到三個井，所述使用壽命為典型預(yù)期的使用壽命的一小部分。
圖7B顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的工具接頭的橫截面。圖7B中的工具接頭具有與圖7A中的工具接頭大體相等的OD 703，從而使得所述工具接頭與圖7A適用于相同尺寸的井眼。螺旋槽715已形成于工具接頭的OD703上。螺旋槽715不需要與螺紋707位于同一導(dǎo)程內(nèi)，而獲得本發(fā)明的一個或多個優(yōu)點，然而，如果螺旋槽715與螺紋707位于同一導(dǎo)程內(nèi)，則陰螺紋部件702更堅固。
圖7A至圖7B的以下比較意指作為具體實例且不應(yīng)該被認(rèn)為限制本發(fā)明的范圍。作為一個具體實例，圖7A中的工具接頭為由Hydril Company LP出售的WT 50工具接頭。WT 50工具接頭一般具有6-3/4英寸的OD 703，并且ID 705適于連接到具有5英寸OD和4-1/4英寸ID的19.50磅/英尺(lb/foot)的鉆桿上。斜面709的直徑可以為6-11/32英寸。圖7B中的工具接頭類似于Hydril Company LP出售的WT 46，因此，所述工具接頭典型地將具有與圖7A中的WT 50工具接頭相比較小的OD，并且如果ID 705保持與WT 50工具接頭的ID相等時將具有與WT 50工具接頭相比較小的強(qiáng)度。如果不允許減小強(qiáng)度，則可以減小ID 705。然而，減小的ID在通過鉆桿抽吸鉆井液時會造成增加的壓力下降。然而，在圖7B中所示的實施例中，工具接頭的OD已增加到等于WT 50工具接頭的OD，而ID 705保持與WT 50工具接頭的ID相等。結(jié)果，工具接頭上的陽螺紋部件701與WT 50工具接頭相比具有減小的強(qiáng)度。
因為圖7B中所示的工具接頭的OD大于常態(tài)，所以陰螺紋部件702的強(qiáng)度相對于陽螺紋部件701增加。陰螺紋部件的強(qiáng)度與陽螺紋部件的強(qiáng)度的比率一般被被稱為彎曲強(qiáng)度比(BSR)。為1(即，1∶1)的BSR意味著陰螺紋部件和陽螺紋部件具有相等的強(qiáng)度。大于1的BSR意味著陰螺紋部件比陽螺紋部件更堅固。如果陰螺紋部件在彎折上相對于陽螺紋部件過于堅固(硬)，則陽螺紋部件在工具接頭經(jīng)歷彎折時可能會損壞。預(yù)期的BSR對于不同的螺紋會變化。例如，楔形螺紋工具接頭(如在WT 46和WT 50中)通常具有介于1.0與1.5之間的預(yù)期的BSR。對于大多數(shù)美國石油協(xié)會(API)工具接頭，BSR應(yīng)該為約2.5。對于大多數(shù)API連接，陽螺紋部件的相對柔性會造成陰螺紋部件在構(gòu)成連接期間拉伸，從而對所述連接預(yù)加負(fù)載。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會理解所需BSR可以根據(jù)特定的管連接變化。因此，本發(fā)明的實施例不限于特定值的BSR。
使WT 46工具接頭的OD 703和ID 705保持與WT 50工具接頭相等將造成高于所需的BSR。這是因為陰螺紋部件701相對于陽螺紋部件702已被加強(qiáng)。為了減小BSR，螺旋槽715可以形成于OD 703中。螺旋槽715從陰螺紋部件702移除材料，從而造成所述陰螺紋部件更柔。螺旋槽175的深度、寬度和間距可以根據(jù)BSR的所需減小量而變化。移除更多材料會減小BSR，但也會造成較小的材料耐磨性。在一個實施例中，螺旋槽715在陰螺紋部件702上與螺紋707位于同一導(dǎo)程內(nèi)且具有與斜面709相等的深度。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會理解在不偏離本發(fā)明范圍的前提下可以使BSR和耐磨性的平衡進(jìn)行變化。陰螺紋部件702上的余料在使用期間提供可磨損的更多材料。因此，所述陰螺紋部件對于相同速率的磨損會提供較長的使用壽命。另外，螺旋槽715提供容易發(fā)現(xiàn)的磨損指示器。如果螺旋槽715的深度接近工具接頭的最小可用OD，則技術(shù)人員將知道在不再看到螺旋槽715時更換鉆桿。
盡管圖7A和圖7B提供具體實例，然而本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解相同的原理可以應(yīng)用于其它連接中以獲得本發(fā)明的一個或多個優(yōu)點?？傊?，可以選擇比正常小的工具接頭，同時保持較大工具接頭的OD。螺旋槽的增加會從陽螺紋部件移除材料，從而造成更柔軟的陰螺紋部件以獲得所需BSR。螺旋槽還可以以相似方式形成于鉆挺的陰螺紋部件上，以提供可用的磨損指示器并增加陰螺紋部件的柔性。進(jìn)一步而言，螺旋槽在任何應(yīng)用中均可以形成于連接上，其中關(guān)注OD磨損以獲得本發(fā)明的一個或多個優(yōu)點。
盡管已結(jié)合具有此披露內(nèi)容的利益的有限數(shù)量的實施例說明本發(fā)明，然而本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會理解在不偏離如在此所披露的本發(fā)明的范圍的前提下可以提出其它實施例。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)該僅收到隨附權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.一種管連接，包括包括內(nèi)螺紋的陰螺紋部件；包括外螺紋的陽螺紋部件，所述外螺紋適于螺紋接合所述內(nèi)螺紋；以及形成于所述陰螺紋部件的外表面上的大體呈螺旋形的溝槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管連接，其中所述大體螺旋形的溝槽定位成大體與所述內(nèi)螺紋位于同一導(dǎo)程內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管連接，其中所述陰螺紋部件進(jìn)一步包括第一密封表面，所述陽螺紋部件進(jìn)一步包括第二密封表面，其中所述第一和第二密封表面適于在所述管連接徑向塑性擴(kuò)張之后形成密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管連接，其中所述內(nèi)螺紋和所述外螺紋包括大體呈燕尾形的螺紋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管連接，其中所述至少一個大體螺旋形的溝槽具有選自由矩形橫截面、梯形橫截面、V形橫截面、拋物線橫截面、U形橫截面或半圓形橫截面所構(gòu)成的組的橫截面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管連接，其中所述至少一個大體螺旋形的溝槽具有沿著所述陰螺紋部件的軸向長度變化的橫截面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管連接，其中所述內(nèi)螺紋和所述外螺紋包括楔形螺紋。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管連接，其中所述至少一個大體螺旋形的溝槽的寬度以與所述內(nèi)螺紋的牙頂?shù)膶挾茸兓篌w相等的速率變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管連接，其中所述內(nèi)螺紋和所述外螺紋為大體呈燕尾形的螺紋。
10.一種管連接，包括陰螺紋部件，所述陰螺紋部件包括內(nèi)螺紋、第一密封表面和第二密封表面；陽螺紋部件，所述陽螺紋部件包括外螺紋、第三密封表面和第四密封表面，所述外螺紋適于螺紋接合到所述內(nèi)螺紋上，所述第一和第三密封表面適于形成抵抗外部壓力的密封，所述第二和第四密封表面適于抵抗接合時的內(nèi)部壓力的密封；以及形成于所述陰螺紋部件的外表面上的大體螺旋形的溝槽，其中所述大體呈螺旋形的溝槽定位成大體與所述內(nèi)螺紋位于同一導(dǎo)程內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的管連接，進(jìn)一步包括鄰近所述第二密封表面、形成于所述陰螺紋部件的內(nèi)表面上的溝槽，其中所述溝槽適于容納密封環(huán)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的管連接，進(jìn)一步包括鄰近所述第三密封表面、形成于所述陽螺紋部件的外表面上的溝槽，其中所述溝槽適于容納密封環(huán)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的管連接，其中所述內(nèi)螺紋和所述外螺紋包括大體呈燕尾形的螺紋。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的管連接，其中所述至少一個大體螺旋形的溝槽具有選自由矩形橫截面、梯形橫截面、V形橫截面、拋物線橫截面、U形橫截面或半圓形橫截面所構(gòu)成的組的橫截面。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的管連接，其中所述至少一個大體螺旋形的溝槽具有沿著所述陰螺紋部件的軸向長度變化的橫截面。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的管連接，其中所述內(nèi)螺紋和所述外螺紋包括楔形螺紋。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的管連接，其中所述至少一個大體螺旋形的溝槽的寬度以與所述內(nèi)螺紋的牙頂?shù)膶挾茸兓篌w相等的速率變化。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的管連接，其中所述內(nèi)螺紋和所述外螺紋為大體呈燕尾形的螺紋。
19.一種制造工具接頭的陰螺紋部件的方法，所述方法包括為陰螺紋部件選擇外徑，其中所述外徑使所述工具接頭的彎曲強(qiáng)度比大于所選定的彎曲強(qiáng)度比；在所述陰螺紋部件的外徑上形成螺旋槽，其中所述螺旋槽使所述彎曲強(qiáng)度比減小到約為所選定的彎曲強(qiáng)度比；以及在所述陰螺紋部件的內(nèi)表面上形成內(nèi)螺紋。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述螺旋槽定位成大體與所述內(nèi)螺紋位于同一導(dǎo)程內(nèi)。
21.一種修改包括內(nèi)螺紋的陰螺紋部件的方法，所述方法包括在所述陰螺紋部件的外表面上形成大體螺旋形的溝槽，其中所述大體呈螺旋形的溝槽定位成大體與所述內(nèi)螺紋位于同一導(dǎo)程內(nèi)。
22.一種制造陰螺紋部件的方法，所述方法包括在圓柱體的內(nèi)表面上形成內(nèi)螺紋；以及在所述圓柱體的外表面上形成大體螺旋形的溝槽，其中所述大體呈螺旋形的溝槽定位成大體與所述內(nèi)螺紋位于同一導(dǎo)程內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種管連接和一種制造陰螺紋部件的方法。所述管連接包含包括內(nèi)螺紋的陰螺紋部件和包括外螺紋的陽螺紋部件。外螺紋適于螺紋接合到內(nèi)螺紋上。大體呈螺旋形的溝槽形成于陰螺紋部件的外表面上。所述制造陰螺紋部件的方法包括為陰螺紋部件選擇外徑，從而使工具接頭的彎曲強(qiáng)度比大于所選定的彎曲強(qiáng)度比。螺旋槽形成于陰螺紋部件的外徑上，使得螺旋槽會使彎曲強(qiáng)度比減小到約為所選定的彎曲強(qiáng)度比。內(nèi)螺紋形成于陰螺紋部件的內(nèi)表面上。另一種制造陰螺紋部件的方法包括在圓柱體的內(nèi)表面上形成內(nèi)螺紋、以及在圓柱體的外表面上形成大體呈螺旋形的溝槽。大體呈螺旋形的溝槽定位成大體與內(nèi)螺紋位于同一導(dǎo)程內(nèi)。
文檔編號B23P13/04GK101040141SQ200580033925
公開日2007年9月19日 申請日期2005年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月5日
發(fā)明者羅伯特·S·Iv·斯沃里, 哈里斯·A·小雷諾德斯 申請人:海德爾公司