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CN102112794A - 用于保护螺纹管状部件的器件及设置有该器件的管状部件 - Google Patents

用于保护螺纹管状部件的器件及设置有该器件的管状部件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于保护管状部件的端部(200)的器件(100)，所述端部(200)包括第一螺纹区域(201)，所述器件(100)包括保护端(110)和环(120)，保护端(110)设置有适于与管状部件的第一螺纹区域(201)协作的第二螺纹区域(112)，而环(120)适于覆盖管状部件的端部(200)的外表面的一部分，其特征在于，环(120)与保护端(110)联结，以使环(120)独立于保护端(110)绕自身自由转动。适用于钻探和操作碳氢化合物井穴所使用的部件，特别是可扩张部件。

Description

用于保护螺纹管状部件的器件及设置有该器件的管状部件
技术领域
本发明涉及一种用于保护在操作碳氢化合物井穴或地热井穴时使用的包括有螺纹的管状部件的端部的器件。本发明还涉及为其螺纹端部设置有保护器件的管状部件。
背景技术
这种管状部件可例如由长管或连结件组成，长管或连结件在一端包括内螺纹，旨在与设置有外螺纹的其它管的端部连接。
所述管状部件特别用于制造用于碳氢化合物井穴或例如地热井穴等相似井穴的密封的套管管串(casing string)或输送管管串(tubing string)。
更具体地，本发明涉及对作为“可扩张”而已知的管状部件的螺纹端的保护。术语“可扩张管状部件”是指一旦安装到井穴中后直径经历15％～25％程度的扩张的管状部件。扩张操作是通过将心轴以与期望管串达到的内径相对应的外径穿过管串而对管串进行的塑性变形。扩张操作主要是在套管管串被堵塞或需加强时对套管管串进行的、以及在需要增加井穴产量时对输送管管串进行的。
扩张操作的主要困难在于形成管串的管状部件之间的连接处。管状部件设置有通过补偿物(makeup)连接在一起的互补的内/外螺纹端部。然而，螺纹端部由于薄而成为极其关键的区域。此外，当这些端部受到冲击或受到引起撞击、划伤或微裂纹的摩擦时，使管状部件塑性变形的扩张操作可能导致裂纹传播直到螺纹端部。该现象是一个特殊问题，因为该缺陷可能导致管串在连接处破裂或较轻地导致连接的密封损失。
为了克服该问题，因此有必要在生产线上、在所有运输阶段、或在现场操作所述管状部件时，保护管状部件的螺纹端部免受冲击。
当参考现有技术后，发现已提出的各种解决方案大致包括在管状部件的端部螺纹结合一个适于覆盖管状部件的端部的外表面的保护器件。关于保护管状部件免受冲击的规格在API(美国石油协会)标准卷5CT的附录I中有定义。
例如，文献US-6564875描述了一种既在内螺纹处又在端部的外表面保护部件端部的器件。更具体地，图1示出了由适于覆盖端部135的外表面的管状环120和适当拧入管状部件的承口端(female end)中的保护端110构成的保护器件。安装后，承口端、环和保护端彼此联结并固定。保护端稳固地拧入承口端中，夹持管状环的卡圈132。
然而，所述器件具有以下缺点：在运输或处理管状部件期间，所述部件因此保护器件的环被导致滚动。然后环使保护端旋转，基于旋转方向，可能使保护端从保护器件松脱。
在其它现有技术中，一种保护器被用于由通过螺丝组装的两个部分组成的可扩张连接器，第一部分拧入连接部内，而第二部分围绕连接部的端部。然而，当该保护器承受冲击时，螺丝穿过塑料保护器，而撞击连接部。
发明内容
因此，本发明的一个目的是在不冒损坏管状部件的风险的情况下，克服保护器件发生松脱的问题。
本发明涉及一种用于保护管状部件的端部的器件，所述端部包括第一螺纹区域，所述器件包括保护端和环，保护端设置有适于与管状部件的第一螺纹区域协作的第二螺纹区域，而环适于覆盖管状部件的端部的外表面的一部分，其特征在于，环与保护端联结，以使环(120)独立于保护端(110)绕自身自由转动。
根据某些特性，管状部件包括第一内螺纹区域，保护端包括适于与第一内螺纹区域协作的第二外螺纹区域。
根据其它特性，保护端和环被闩锁(latched)。根据其它特性，闩锁由形成于保护端中的槽和固定在环上的至少一个销构成。
根据一优选实施例，闩锁由形成于保护端中的槽和包括彼此等距的三个销的环构成。
根据其它特性，环的外表面包括沿靠近环的旋转轴的方向延伸的沟。
根据其它特性，环和保护端由合成的冲击吸收材料形成。
根据其它特性，环和保护端由高密度聚乙烯形成。
根据其它特性，所述器件包括用于强化保护端的工具。
本发明还涉及由设置有被根据本发明实施例的器件保护的端部的管状部件构成的组件。
根据某些特性，环沿所述端部的外表面延伸大于或等于内螺纹区域的一半长度的距离。
根据其它特性，在环与所述端部的外表面之间设置有至少为2mm的间隙。
根据其它特性，管状部件是从可扩张套管、可扩张输送管、和可扩张连结件中选出的部件。
本发明的其它优点和特性将从以下给出的非限制性示例的详细描述以及不但用于使本发明更好理解而且在必要时还有助于限定本发明的附图中变得清楚明了。
附图说明
图1示出了根据本发明一实施方式的用于保护具有内螺纹的管状部件的端部的保护器件的部分纵截面图。
图2示出了根据本发明一实施方式的由与包括内螺纹的管状部件螺纹结合的保护器件构成的组件的部分纵截面图。
具体实施方式
图1示出了具有大致呈圆筒形状的保护端110以及环120的保护器件100的部分纵截面图。保护端110和环120联结成使得其中一个在没有另一个时无法位移。然而，环120能够独立于保护端110绕本身转动。
在本发明的该实施方式中，保护器件旨在保护包括有内螺纹的管状部件的端部的外表面的一部分。图1中未示出所述管状部件。保护端110的外螺纹区域112的尺寸形成为与管状部件的内螺纹区域螺纹结合。术语“螺纹区域”是指属于管状部件的周缘表面且包括螺纹的任意区域，所述螺纹可能是连续的、间断的、规则的、不规则的、等等。通常，管状部件包括满足API标准的规格的螺纹区域。仍然根据本发明，环120的直径选择成围绕管状部件的端部。
有利地，保护端110和环120通过闩锁固定手段联结起来。这种附接方法具有快速且便宜地组装保护端和环的优点。
有利地，闩锁由形成在保护端110中的槽111和固定在环120上的至少一个销121构成，销121的尺寸形成为以可动方式闩锁到槽111中。相互协作的槽111和销121构成易于制造的元件。
请注意，在图中未示出的变型中，也可在环中形成槽，而在保护端上固定销。
优选地，环设置有以等距方式分布的三个销121，以增强环120与保护端110的联结。
有利地，环120的外表面122包括沿靠近环120的旋转轴的方向延伸的沟(flute，图中未示出)。因此，当多个层叠的管状部件一起被颠动时，保护器件削弱冲击，尤其是通过因沟的存在而在它们发生接触时传送它们的旋转运动。
有利地，包括环120和保护端110的器件由冲击吸收材料构成。
有利地，环120和保护端110由能吸收冲击并且能通过模制轻松生产零件的高密度聚乙烯形成。
当然，也能选择其它材料，例如从苯乙烯塑料族(聚苯乙烯、ABS等)或从聚烯烃塑料(高密度聚乙烯、聚丙烯等)中选择。
有利地，所述器件包括适于强化保护端110的工具(means)300。该工具可例如由与保护端的处于待加强位置的周缘相匹配的一片片状金属组成。
图2示出了由设置有内螺纹区域201的管状部件的端部200和根据本发明的保护器件100构成的组件，其中保护端110包括拧入位于管状部件的端部200的内螺纹区域201中的外螺纹区域112。部分覆盖管状部件的端部200的外表面的环120与保护端110联结、并且能够绕保护端110自由旋转。
有利地，保护器件优选包括上述特性。更确切地说，环120闩锁到保护端110上，闩锁是通过形成于保护端110中的槽111和固定于环120上的至少三个销来进行的。相似地，保护端和环由高密度聚乙烯模制而成。相似地，环包括纵向延伸的沟(图2中未示出)。
有利地，环从管状部件的端部200起延伸至少等于内螺纹区域的一半长度的距离。例如，对于131mm的螺纹长度(threading length)，环120必须具有65.5mm的长度。因此，构成特别脆弱区域的最小厚度为3.65mm的端部200得到了保护。
有利地，在环120与端部200的外表面之间设置至少2mm的间隙，以使环在管状部件彼此发生接触时不能摩擦所述外表面。
管状部件可以是操作碳氢化合物井穴或地热井穴时使用的套管(casing tube)、输送管(tubing tube)或连结件(coupling)，并且还可预期经历直径扩张。
当然，本发明也可应用于在操作碳氢化合物井穴或地热井穴时使用且端部薄的管状部件。术语“薄”是指毫米级的厚度。
因此，当多个层叠的管状部件在它们的端部发生接触时，是环而不是保护端发生接触，因此防止了保护端发生松脱。
本发明也可应用于保护设置有外螺纹区域的管状部件的端部。在该情况下，图中未示出，管状部件的端部的外表面具有供保护端拧入的螺纹区域。然后，环安装在保护端上自由旋转，并覆盖保护端的的一部分和端部的外表面。
因此，当多个层叠的管状部件在它们的端部发生接触时，是环而不是保护端发生接触，从而防止了保护端发生松脱。

Claims (13)

1.一种用于保护管状部件的端部(200)的器件(100)，所述端部(200)包括第一螺纹区域(201)，所述器件(100)包括保护端(110)和环(120)，保护端(110)设置有适于与管状部件的第一螺纹区域(201)协作的第二螺纹区域(112)，而环(120)适于覆盖管状部件的端部(200)的外表面的一部分，其特征在于，环(120)在安装到所述器件上前与保护端(110)联结，以使环(120)能独立于保护端(110)绕自身自由转动。
2.如权利要求1所述的器件(100)，其特征在于，保护端(110)的螺纹区域(112)是外螺纹区域，而管状部件的螺纹区域(201)是内螺纹区域。
3.如权利要求1或2所述的器件(100)，其特征在于，保护端(110)和环(120)被闩锁。
4.如权利要求3所述的器件(100)，其特征在于，闩锁由形成于保护端(110)中的槽(111)和固定于环(120)上的至少一个销(121)构成。
5.如权利要求4所述的器件(100)，其特征在于，闩锁由形成于保护端(110)中的槽(111)和彼此等距的三个销(121)构成。
6.如权利要求1～5中任一项所述的器件(100)，其特征在于，环(120)的外表面(122)包括沿靠近环(120)的旋转轴的方向延伸的沟。
7.如权利要求1～6中任一项所述的器件(100)，其特征在于，环(120)和保护端(110)由合成的冲击吸收材料形成。
8.如权利要求1～7中任一项所述的器件(100)，其特征在于，它主要由高密度聚乙烯制成。
9.如权利要求1～8中任一项所述的器件(100)，其特征在于，所述器件包括适于强化保护端(110)的工具(300)。
10.一种由设置有端部(200)的管状部件构成的组件，所述端部(200)被如权利要求1～9中任一项所述的器件保护。
11.如权利要求10所述的组件，其特征在于，环(120)沿所述端部(200)的外表面延伸大于或等于内螺纹区域(201)的一半长度的距离。
12.如权利要求10或11所述的组件，其特征在于，在环(120)与所述端部(200)的外表面之间设置有至少为2mm的间隙(203)。
13.如权利要求10～12中任一项所述的组件，其特征在于，管状部件是从可扩张套管、可扩张输送管和可扩张连结件中选出的部件。
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