CN103140645A - 管状螺纹连接件 - Google Patents

Abstract

提供了一种包括第一管和第二管的螺纹管状连接件。第一管包括阳接头构件，所述阳接头构件从第一管的主体的端部延伸至第一管的终端。第二管包括阴接头构件，所述阴接头构件从第二管的主体的端部延伸至第二管的终端。阳接头临界截面的横截面面积处于阴接头的阴接头临界截面的横截面面积的近似±5%的范围内。阳接头临界截面和阴接头临界截面中的每一个的横截面面积均处于阴接头构件的阴接头中间临界截面的横截面面积和阳接头构件的阳接头中间临界截面的横截面面积的和的近似±5%的范围内。

Description

管状螺纹连接件

技术领域

提供了一种管状螺纹连接件。更加具体地，提供了一种具有高拉伸效率的管状螺纹连接件。

本公开涉及一种待通过螺纹接合的管的接合件或组件。在此描述的管应用于工业中，并且具体地应用于组件或者螺纹联结件中，所述组件或者螺纹联结件应用于柱管道系统，所述柱管道系统用于油管或者管状生产配件的管道系统，或者用于套管或衬管或立管，以用于操作或者勘探或者开采油井或天然气井。在此描述的螺纹组件或者联结件也可以用于可能期望其组装管道或者管状配件的任何用途，诸如在地热或蒸汽发电厂中。如以下所解释的那样，在此描述的带螺纹的组件尤其在组装金属管中有用，所述金属管用于油井或天然气井的套管或者用于所谓的衬管，所述衬管位于套管柱的底部之外。

背景技术

已知多种类型的组件用于石油或天然气载管，从机械特性和紧密性角度来看，即使在苛刻的使用条件下，所述载管也产生了令人满意的结果。这些组件中的某些涉及到使用在两个端部处装配有阳截头圆锥形螺纹的管，所述管由具有两个对应的阴截头圆锥形螺纹的联接件组装而成。这种组装方式提供了一种优势，即，由于能够在阳螺纹和阴螺纹之间产生一种正过盈，所以致使组件的两个部件坚固。

然而，这些联接件的外径大于对应管的外径，并且当这些组件与套管一起使用时，联接件需要钻出具有扩增直径的钻孔，以容纳联接件的外径。在深度超过4,000米的非常深的井的情况中，钻井使用这些联接件时首先井套管柱的初始直径并且继而井在地表附近的直径可以是所述井能够使用纤细联接件时上述初始直径和地表附近直径的两倍大，所述纤细联接件的外径仅仅略微大于套管立柱的对应的管的外径。

为了防止遇到这种困难，可以使用没有联接件或套筒的组件。在这种情况中，管状元件均具有一个阳螺纹端部和一个凹阴螺纹端部，从而产生薄组件。与应用联接件或套筒的组件或联结件相比，这些组件或者联结件通常称作整体式组件或者联结件。在底部悬挂在套管柱上的衬管没有胶结到钻孔而且通常水平行进而抵达石油或天然气产层的情况中也满足对整体式联结件的同样的需求。特别地，开采非传统性气田（诸如，所谓的页岩气储层）需要具有整体式联结件的小直径并且纤细的衬管。

整体式组件通常在管上形成，所述管在对应于阴螺纹的端部处具有扩展的直径而在对应于阳螺纹的端部处具有缩减的直径。这样做是为了使得在管的厚度中具有足量的材料，以确保将管接合的组件的几何特性和机械强度。

还能够通过在两个连续段或者两个连续阶梯部中使用螺纹取代仅仅在一个连续段或者一个阶梯部中使用螺纹，来加强阳-阴组件的强度。螺纹的阶梯部中的每一个均具有不同的螺纹直径并且由中央环状抵接部分开。这种抵接部使得能够充分紧固螺纹而同时又避免过度上紧。在具有负承载牙侧的螺纹的情况中，抵接部使得能够在这些螺纹的负牙侧上紧固这些螺纹，并且这降低了因可以或者不可以与强压力相组合的牵引应力的作用而造成的螺纹脱离的风险。

位于螺纹的阶梯部之间的抵接部优选地具有高强度，从而在某一点处阻止阳元件前进到阴元件的内部中，以便防止过度上紧。在这种情况中，抵接部作为中心止挡肩部。当中央抵接部处于这样的区域中时能够实现这种结果，在所述区域中，组件的两个部件具有较大的横截面并且制成为使得两个部件紧紧地连接在一起。

能够在螺纹的阶梯部之间使用更加复杂的中心肩部结构，以允许中心肩部也用作密封件。然而，为了实现良好的可密封性，必须弹性地紧固相接触的表面，原因在于否则将面临仅仅通过塑性变形才能获得紧密性的风险。在这种情况中，联结件在连续载荷变化（例如，内部压力-外部压力的循环）或者旋拧以及旋松操作的过程中快速失去其可密封性的品质。这种可密封性的损失基本是因塑性变形乃至磨损对表面造成损伤而引起。

发明内容

在一个示例中，提供了一种螺纹管状连接件，所述螺纹管状连接件包括第一管（也称作第一管状构件）和第二管（也称作第二管状构件）。连接件能够例如是螺纹半埋入式连接件。第一管包括阳接头（pin）构件（也称作管状阳端部），所述阳接头构件从第一管的主体的端部延伸至第一管的终端。第一管的主体沿着第一管的轴向方向能够具有基本恒定的外径和内径。阳接头构件包括外螺纹的两个径向偏置段（阶梯部）。外螺纹的两个径向偏置段包括第一螺纹段和第二螺纹段。第一抵接表面（也称作中心肩部）将第一螺纹段与第二螺纹段分开。第一螺纹段位于第一管的终端和第一抵接表面之间，而第二螺纹段位于第一抵接表面和第一管的主体的端部之间。

第二管包括阴接头（box）构件（也称作管状阴端部），所述阴接头构件从第二管的主体的端部延伸至第二管的终端。第二管的主体沿着第二管的轴向方向能够具有基本恒定的内径和外径。阴接头构件包括内螺纹的两个径向偏置段（阶梯部）。内螺纹的两个径向偏置段包括第三螺纹段和第四螺纹段。第二抵接表面（也称作中心肩部）将第三螺纹段与第四螺纹段分开。第三螺纹段位于第二管的终端和第二抵接表面之间，而第四螺纹段位于第二抵接表面和第二管的主体的端部之间。

锥形螺纹的两个阶梯部中的每一个均在第一管状构件和第二管状构件中的相应一个的终端的一侧上包括切入（run-in）部分而在相对的侧部上具有退出（run-out）部分。第一管状构件上的每个切入部分均啮合第二管状构件上的退出部分，而第二管状构件上的每个切入部分均啮合第一管状构件上的退出部分。阴接头的外径比第一和第二管状构件的标称外径大不超过10%（优选地不超过6%）。

阳接头构件具有阳接头临界截面（PCCS），所述阳接头临界截面位于第二螺纹段的螺纹牙底处，所述螺纹牙底最靠近第一管的主体的端部。阳接头临界截面承受经过阳接头的所有螺纹传递的全部张力。阴接头构件具有阴接头临界截面（BCCS），所述阴接头临界截面位于第四螺纹段的螺纹牙底处，所述螺纹牙底最靠近第二管的主体的端部。阴接头临界截面承受经过阴接头的所有螺纹传递的全部张力。阴接头构件具有阴接头中间临界截面（BICCS），所述阴接头中间临界截面位于第三螺纹段的螺纹牙底处，所述螺纹牙底最靠近第二管的第二抵接部。阴接头中间临界截面承受经过阴接头的第三螺纹段传递的张力。阳接头构件具有阳接头中间临界截面（PICCS），所述阳接头中间临界截面位于第一螺纹段的螺纹牙底处，所述螺纹牙底最靠近第一管的第一抵接部。阳接头中间临界截面承受经过阳接头的第一螺纹段传递的张力。

第一和第二管满足以下关系：

PCCS处于BCCS的大约±5%的范围内，并且

PCCS和BCCS中的每一个均近似处于（BICCS+PICCS）的±5%的范围内。

附图说明

因为当结合附图考虑时通过参照以下详细描述将更好地理解本发明，所以将易于更完全地了解本发明以及本发明的许多伴随优势，附图中：

图1是具有组装在一起的阳管状元件和阴管状元件的接合件的剖视图；

图2是在图1中图解的接合件的止挡肩部和单独的密封部分的详细的剖视图；

图3是在图1中图解的接合件的螺纹切入部分中的一个的详细的剖视图；

图4是包括中心肩部和在阳接头和阴接头的终端附近的端部密封件的接合件的剖视图；和

图5是阳截头圆锥形螺纹段的型廓的沿着轴线X1-X1获得的局部断面图。

具体实施方式

在以下描述中使用的某些术语仅仅是为了方便而非限制。术语“组件”或“接合件”或“联结件”在以下描述中旨在具有相同的意义，除了在赋予特定术语其它意义的特定上下文中使用这些术语中的每一个的情况之外。术语“管道”旨在涵盖当前存在或者易于投入工业使用的任何类型的管或管状部件或者管状配件。术语“抵接部”或者“抵接表面”或者“肩部”旨在在以下描述中具有相同的意义，除了在赋予特定术语其它意义的特定上下文中使用这些术语中的每一个的情况之外。

在美国专利No.5,687,999中描述的一种解决方案包括在螺纹部分的端部之外使得流体密封的两个金属对金属的密封表面定位于接合件的内端部和外端部处。美国专利No.5,687,999的全部内容在此均以援引的方式并入本发明，并且美国专利No.5,687,999中的图2和图3重现为本公开的图4和图5。

如图4所示，在这个示例中，阳元件和阴元件均具有带有两个螺纹段的区域，阳元件1具有螺纹段4、5，而阴元件2具有螺纹段6、7，在所述螺纹段4、5和螺纹段6、7之间定位有环状抵接表面或肩部24。这些螺纹段4、5和6、7的中间部分为截头圆锥形。

阳元件的两个截头圆锥形螺纹段4、5和阴元件的两个截头圆锥形螺纹段6、7在它们端部中的每一个处均具有消没（vanishing）螺纹区域，在所述消没螺纹区域中，螺纹的高度减小为零值。通过以下方式来减小螺纹高度：通过相对于阳元件或阴元件的轴线将螺纹牙顶机械加工成恒定的直径，以产生所谓的退出螺纹部分；或者通过相对于轴线机械加工恒定直径的螺纹牙底，以产生所谓的切入螺纹部分。通过组装两个阳元件和阴元件，它们的螺纹在对应的壳体中完全接合，在螺纹的中间部分中和具有消没螺纹的端部区域中都完全接合。

如图4所示，在这些端部区域中，截头圆锥形大直径16、17或者截头圆锥形小直径18、19的聚合以及圆柱形小直径20、21或者圆柱形大直径22、23朝向外侧或者朝向内侧限制消没螺纹的牙顶和牙底，所述截头圆锥形大直径16、17或者截头圆锥形小直径18、19中的每一个均延长了螺纹的中间部分的表面。可以发现，这些圆柱形表面21和22的直径之间的差异对应于组件3的中央区域中的环形抵接部或肩部24的径向高度“D”。这种环形抵接部或肩部24通过使得阳元件1的表面和阴元件2的两个表面相互抵靠在一起而上紧。

在图4图解的接合件中，抵接部24没有执行任何紧密或密封功能。具体地，抵接部24在组件的所有正常操作条件下均没有提供密封。替代地，将两个流体密封的金属对金属密封表面27、28在螺纹部分的端部之外布置在接合件的内端部和外端部处。

如图5所示，阳螺纹的诸如30的承载牙侧具有母线，所述母线相对于垂直于元件的轴线X1-X1延伸的线具有大约-3°至-20°的负倾角。在旋拧时，这些具有负承载牙侧的螺纹和抵接部24之间的协作使得能够将阳元件1和阴元件2紧固在彼此上。这实际上消除了在螺纹处解体或者分离的风险。

在图4和图5示出的连接件中，阳元件和阴元件上的垂直于X1-X1轴线的肩部（或抵接部）表面使得对于给定径向差D增加了接合件的机械强度。因此，还能够赋予阳元件1尽可能大的临界厚度E1并且赋予阴元件2尽可能大的临界厚度E2。在中央区域（根据美国专利No.5,687,999，由于该区域的刚度，因此如已经解释的那样所述中央区域的表面的效率不令人满意）中不存在金属/金属紧密表面使得能够使两个截头圆锥螺纹段靠近彼此，并且因此根据所述专利改进阳元件和阴元件之间的接合作用。

然而，在图4所示的连接件中由于位于厚壁位置处的密封表面27和28占据的径向空间，因此这种连接件的高密封性能没有导致产生高拉伸效率。具体地，本申请人已经确定图4中示出的连接件的拉伸效率仅仅实现了拉伸效率的70%至80%。连接件的拉伸效率是螺纹的最小“临界截面”与管道本体横截面的比率并且限制了连接件的性能。另一方面，增加阳部分和阴部分的端部的厚度减小了中心肩部区域的尺寸，并且因此减小了连接件抗压缩的能力。

图1至图3图解了示例连接件，所述示例连接件具有90%或者更好的拉伸效率。如在下文中更加详细解释的那样，本示例没有将中心肩部用作密封件。另一个方面，通过应用大肩部区域，本示例使得连接件的上紧扭矩和其抗压缩能力最大化。本示例还应用了具有负承载牙侧的螺纹，以避免在例如油井中在张力的作用下发生螺纹跳接。

图1示出了连接件，所述连接件包括第一管状构件和第二管状构件。第一管状构件设置有管状阳端部101而第二管状构件设置有管状阴端部102。第一管状构件的管状阳端部101称作“阳接头”，并且第二管状构件的阴端部102称作“阴接头”。图1中的示例是带螺纹的半埋入式连接件，即，在两个构件阳接头101和阴接头102为端部形成的情况下，在所述连接件中，阴接头的外径仅仅略微大于管道外径。阳接头101和阴接头102中的每一个均包括锥形螺纹的两个阶梯部和笔直的中心肩部124。阳接头包括小直径螺纹段104和大直径螺纹段105。阴接头包括小直径螺纹段106和大直径螺纹段107。连接件具有内螺纹部分（104，106）和外螺纹部分（105，107）。在这两个部分之间，设有密封部分125和相异的肩部部分124。

图1示出的连接件的螺纹的构造与参照图4和图5的示例描述的构造相似。因此，螺纹的每个阶梯部均在构件的自由端（终端）的一侧上包括切入部分，而在相反的一侧上包括退出部分。阳接头101上的每个切入部分啮合阴接头102上的退出部分，而阴接头102上的每个切入部分均啮合阳接头101上的退出部分。切入段和退出段可以是完全的切入/退出段或者是不完全的切入/退出段，即，在所述不完全的切入/退出段中，螺纹高度没有减少为零。螺纹高度消没率还可以沿着切入/退出段变化，以避免长螺纹部分。另外，如将参照图3更加详细讨论的那样，位于啮合螺纹的切入段和退出段之间的过渡点可以不处于同一位置。

为了增加图1中图解的连接件的拉伸效率，除了在每个螺纹的端部处的具有切入部分和退出部分的两阶梯部连接件之外，本示例还包括连接件的四个临界截面之间的特定平衡。这些截面包括阳接头临界截面（PCCS）171、阴接头中间临界截面（BICCS）172、阳接头中间临界截面（PICCS）173、和阴接头临界截面（BCCS）174。PCCS171是阳接头（也称作管状阳端部）101的截面积，所述截面积承受经过所有螺纹传递的全部张力并位于管状阳端部101的与管状阳端部101的自由端（终端）相反的端部处。BCCS174是阴接头（也称作管状阴端部）102的截面积，所述截面积承受经过所有螺纹传递的全部张力，并且位于所述管状阴端部102的与所述管状阴端部102的终端相反的端部处。BICCS172是管状阴端部102的截面积，所述截面积承受经过管状阴端部102的外螺纹部分107传递的张力并且位于所述外螺纹部分107的与管状阴端部102的自由端（终端）相反的端部处。PICCS是管状阳端部101的截面积，所述截面积承受经过管状阳端部101的内螺纹部分104传递的张力，并且位于内螺纹部分104的与管状阳端部101的自由端（终端）相反的端部处。

如果在连接件的指出的这四个临界截面中的一个处的截面积不够高，则在该位置处将导致断裂。PCCS和BCCS代表分别在阳接头101和阴接头102的端部附近发生断裂的风险。PICCS和BICCS的总和代表因中心肩部124附近的张力发生断裂的风险。本申请的发明人认识到通过满足以下特定关系能够实现提高的拉伸效率：

PCCS~（BICCS+PICCS）~BCCS

在本示例中，符号“~”指的是在±5%的范围内相等。

本发明人认识到以上述方式平衡以上提及的四个临界截面之间的效率使连接件的效率最大化并且保持（~90%），同时最大化肩部区域，以获得更多的抗扭力并且仍然确保连接件的轴向性能。

而且，临界截面之间的关系能够包括2%或甚至1%的较小的差异。优选地，PICCS和BICCS的和大于PCCS和BCCS的最高值，以防止在中心肩部附近发生断裂。

如将参照在下文陈述的比较示例所讨论的那样，图4图解的连接件不遵循以上提及的临界截面之间的关系。替代地，图4中的连接件的特征在于低连接件临界截面比率（当与管道横截面相比时按照百分比），因此连接件的拉伸效率（即，连接件比率中的最小比率）小于例如在图1-3中陈述的拉伸效率。

在图4的连接件中，在阳元件1和阴元件2的厚端部处由密封表面27、28占据的径向空间减小了PCCS和BCCS。与之相比，图1-3中的示例包括中心密封构造，所述中心密封构造允许阳接头上的大直径螺纹105和阴接头上的小直径螺纹106的厚端部较之图4中的连接件而言更厚，而同时又没有产生主要缺陷，并且因此确保了以上陈述的临界截面之间的新型关系。

如图2所示，本示例的密封件125位于中央位置处，此外与肩部124间隔开并且与肩部124相异。阳接头101上的密封表面152提供了一种沿着径向方向的密封件，所述密封件具有位于阴接头102上的密封表面162。分别位于阴接头102和阳接头103上的中心肩部表面154和164位于锥形螺纹的两个阶梯部之间并且形成止挡肩部。因此，当上紧连接件时，阳接头和阴接头的肩部表面154和164接合并且阳接头和阴接头的密封表面152和162由于它们之间的径向过盈而紧密接触。然而，即使在连接件没有处于张力下时阳接头和阴接头上的肩部表面152和162能够紧密接触，肩部表面154和164也没有设计为形成密封件。具体地，当阳接头和阴接头处于通常在正常操作期间经历的张力的作用下时，肩部表面154和164没有形成密封件。

代替图4中的两个终端密封件27、28，选择图1中的唯一中心密封件允许减小由密封件所占据的径向空间并且增加PCCS、BCCS和/或肩部区域。这种选择还致使连接件对于在过度涂润滑脂、没有将润滑脂限制在终端密封件之间的情况中因润滑脂压力所导致的阳接头和阴接头发生跳接的风险不是那么敏感。

密封件125的密封表面152和162能够是两个基本相同锥度的圆锥形表面，或者表面152和162中的一个能够是凸起的隆起表面，例如，由介于10mm和100mm之间的环半径限定的圆环表面，而另一个表面能够是圆锥形。能够在两个限值之间选择圆锥形表面的锥度，一方面限制由密封件125所占据的径向空间，而另一方面限制密封表面磨损的风险。例如，能够选择1/6（16.7%）的密封锥度。

如图2所示，阴接头和阳接头的表面成形为在阳接头上的表面153和阴接头上的对应表面163之间提供径向间隙181。这些表面不会也不能形成密封件。间隙181在施加外部载荷期间限制密封件125和止挡肩部124之间的相互作用。特别地，密封部分125与肩部124分开，以限制在拉紧和压缩期间密封部分125上的肩部变形，并且由此以最大化连接件在循环载荷条件下的性能。间隙181的轴向间隙能够例如从3mm至15mm，并且半径间隙（半径间隙是作为直径差的直径间隙的一半）能够例如从0.125mm至0.4mm。

在肩部124和较大的螺纹阶梯部之间还设有分别位于阳接头101上的圆柱形表面155和位于阴接头102上的圆柱形表面165。在这些圆柱形表面155和165之间还总是设有径向间隙182。圆柱形表面155和165没有也不能形成密封件。间隙182是径向间隙，在上紧时所述径向间隙具有例如从0.1mm至2mm的间隙。

第三间隙，即，间隙183位于密封件125和位于密封件125的与间隙181相反的一侧上的螺纹之间。间隙183是径向间隙，所述径向间隙形成在分别位于阳接头101上的圆柱形表面151和位于阴接头102上的圆柱形表面161之间。在上紧时，间隙183具有例如0.1mm至2mm的间隙。

最小化间隙182、183可以增加（PICCS+BICCS）或者肩部区域，但是可能致使更加难以上紧连接件。

如上所述，阳接头和阴接头的螺纹切入基于图4中图解的圆柱形-圆锥形连接件。圆柱形-圆锥形阳接头在外螺纹段上的切入和圆柱形-圆锥形阴接头在内螺纹段上的切入如下使得肩部区域最大化：（圆柱形切入长度*螺纹锥度）/2=因一个切入螺纹部分所产生的肩部高度的增加值。当在肩部124的每个侧部上（一个在阳接头上，另一个在阴接头上）均设有一个切入螺纹部分时，肩部高度的总共增加值将是因每个切入螺纹部分而产生的增加值的总和。图3图解了图1图解的接合件的螺纹切入部分中的一个的详细的剖视图。具体地，图3图解了阴接头102的螺纹107的退出部分和阳接头101的螺纹105的切入部分。线193和194代表遵循锥形路径的线，而线191和192代表圆柱直径。尽管切入螺纹部分中的阳接头牙底位于由线192限定的圆柱形表面中，但是由于机械加工插入件的形状，所述阳接头牙底仍成锥形。

啮合的螺纹的切入段和退出段之间的过渡点不必处于同一位置。在图3的示例中，阴接头圆柱形牙顶和阴接头锥形牙顶之间的过渡点用附图标记J表示，并且阳接头圆柱形牙底和阳接头锥形牙底之间的过渡点用附图标记K表示。切入部分的螺纹圆柱形长度能够例如介于3至4个螺纹螺距之间。在图3的连接件的情况下，当与标准切入螺纹牙底遵循随后的线195的情况相比较时，附加数量的材料G能够专用于肩部高度。

螺纹锥度能够从1/18（5.555%）至1/8（12.5%）。针对连接件的每个尺寸选择螺纹锥度有助于：

1、确保连接件PCCS~（BICSS+PICCS）~BCCS的效率；

2、确保充分发展的螺纹区域，以避免跳接；和

3、最大化肩部高度，以最大化扭矩能力和/或抗压缩载荷或弯曲载荷的能力。

螺纹锥度在两个阶梯状的螺纹104（106）和105（107）之间能够有所差异。

内螺纹部分和外螺纹部分的长度能够相等或者有所差异，以最大化中间截面的效率。内螺纹部分的长度能够例如为外螺纹部分的100%至50%。

另外，发展的全部螺纹区域能够大于位于PCCS和BCCS之间的最低的临界截面的130%而不大于250%。

以下表格比较了根据图4图解的连接件制造的连接件的尺寸与根据图1-3图解的连接件制造的连接件的尺寸。表格1是使用图1-3中图解的连接件构造的四种不同的连接件的尺寸。如上所述，这种连接件能够实现90%或者更多的拉伸效率。如在表格1中所见，临界截面应当具有从3%至低到1%的差异。在随后的表格中，PBCS表示管体的标称截面面积（=π*（外直径-管道壁厚度）*（管道壁厚度））。还应该注意的是，肩部区域系统地大于25%。阴接头上的外径增加值限定了连接件的种类（埋入/半埋入/标准）并且有利地影响连接件和扭矩肩部区域的总体拉伸效率。如在表格1中所能够看见的那样，对于半埋入型连接件而言，示例是外径增加值的可能范围的更高的一侧。

表格1.图1-3示出的连接件的示例尺寸

表格2是针对使用图4图解的连接件构造的四种不同连接件的尺寸。如上所述，这种连接件仅仅实现了70%-80%或者更多的拉伸效率。如表格2所示，临界截面能够具有高达9%和10%的差异。而且这种连接件实现的肩部区域介于20%和25%之间并且小于图1-3的连接件的肩部区域。

表格2.图4示出的连接件的对比尺寸

明显地，根据以上教导能够对本发明进行多种修改和变型。因此应当理解的是在所附权利要求的范围内，除了在此特别说明，否则可以用其它方法实践本发明。

具体地，能够使用除了图1的笔直肩部124之外的其它种类的肩部，例如能够使用倒置的肩部，其相对于连接件轴线的垂线具有20°或者更小的负角。

还能够用其它螺纹型廓来替代图5的钩状螺纹。

还能够使用干润滑剂来取代标准的复合润滑脂（RP API5A3），以实现小的径向间隙182、183。

Claims (23)

1.一种螺纹管状连接件，包括：

第一管，所述第一管包括从所述第一管的主体的端部延伸至所述第一管的终端的阳接头构件，所述阳接头构件包括外螺纹的两个径向偏置段，所述外螺纹的两个径向偏置段包括第一螺纹段和第二螺纹段，第一抵接表面将所述第一螺纹段和所述第二螺纹段分开，所述第一螺纹段位于所述第一管的所述终端和所述第一抵接表面之间，而所述第二螺纹段位于所述第一抵接表面和所述第一管的所述主体的所述端部之间；和

第二管，所述第二管包括从所述第二管的主体的端部延伸至所述第二管的终端的阴接头构件，所述阴接头构件包括内螺纹的两个径向偏置段，所述内螺纹的两个径向偏置段包括第三螺纹段和第四螺纹段，第二抵接表面将所述第三螺纹段和所述第四螺纹段分开，所述第三螺纹段位于所述第二管的所述终端和所述第二抵接表面之间，而所述第四螺纹段位于所述第二抵接表面和所述第二管的所述主体的端部之间，

其中，所述阳接头构件包括阳接头临界截面（PCCS），所述阳接头临界截面位于所述第二螺纹段的最靠近所述第一管的所述主体的端部的螺纹啮合牙底处，所述阴接头构件包括阴接头临界截面（BCCS），所述阴接头临界截面位于所述第四螺纹段的最靠近所述第二管的所述主体的端部的螺纹啮合牙底处，所述阴接头构件包括阴接头中间临界截面（BICCS），所述阴接头中间临界截面位于所述第三螺纹段的最靠近所述第二管的第二抵接部的螺纹啮合牙底处，并且所述阳接头构件包括阳接头中间临界截面（PICCS），所述阳接头中间临界截面位于所述第一螺纹段的最靠近所述第一管的第一抵接部的螺纹啮合牙底处，并且

其中所述第一管和所述第二管满足以下关系：

PCCS处于BCCS的近似±5%的范围内，并且

PCCS和BCCS中的每一个均处于（BICCS+PICCS）的近似±5%的范围内。

2.根据权利要求1所述的螺纹管状连接件，

其中，所述阳接头包括第一中央密封表面，所述第一中央密封表面位于所述第一螺纹段和所述第一抵接表面之间，并且所述阴接头包括第二中央密封表面，所述第二中央密封表面位于所述第四螺纹段和所述第二抵接表面之间，并且

其中，在上紧状态中，所述第一中央密封表面沿着径向方向与所述第二中央密封表面接合，以便形成流体密封的密封件，所述密封件沿着所述螺纹管状连接件的轴向方向延伸并且与所述第一抵接表面和所述第二抵接表面分离且不同。

3.根据权利要求2所述的螺纹管状连接件，其中，在上紧状态中，第一间隙部分使得所述流体密封的密封件沿着所述螺纹管状连接件的轴向方向与所述第一抵接表面和所述第二抵接表面分开，所述阳接头和所述阴接头在所述第一间隙部分处沿着所述径向方向相互间隔开，使得在所述阳接头和所述阴接头之间在所述第一间隙部分处形成第一间隙。

4.根据权利要求3所述的螺纹管状连接件，其中，所述第一间隙包括从3mm至15mm的轴向间隙和从0.125mm至0.4mm的半径间隙。

5.根据权利要求3所述的螺纹管状连接件，

其中，在上紧状态中，所述螺纹管状连接件包括第二间隙部分，所述第二间隙部分在所述阴接头上位于所述第二抵接表面和所述第三螺纹段之间，并且在所述阳接头上位于所述第一抵接表面和所述第二螺纹段之间，所述阳接头和所述阴接头在所述第二间隙部分处沿着所述径向方向相互间隔开，使得在所述阳接头和所述阴接头之间在所述第二间隙部分处形成第二间隙，并且

其中，在上紧状态中，所述螺纹管状连接件包括第三间隙部分，所述第三间隙部分在所述阴接头位于所述第二中央密封表面和所述第四螺纹段之间，并且在所述阳接头上位于所述第一中央密封表面和所述第一螺纹段之间，所述阳接头和所述阴接头在所述第三间隙部分处沿着径向方向相互间隔开，使得在所述阳接头和所述阴接头之间在所述第三间隙部分处形成第三间隙。

6.根据权利要求1所述的螺纹管状连接件，其中，所述第一、第二、第三和第四螺纹段均包括螺纹，所述螺纹具有负斜率的承载牙侧。

7.根据权利要求1所述的螺纹管状连接件，其中，所述第一、第二、第三和第四螺纹段均为截头圆锥形，并且均包括在第一端部上的切入螺纹部分、在第二端部上的退出螺纹部分和位于所述切入螺纹部分和所述退出螺纹部分之间的全高度螺纹部分。

8.根据权利要求7所述的螺纹管状连接件，其中，所述第一、第二、第三和第四螺纹段中的每一个的锥度均处于1/18至1/8的范围内。

9.根据权利要求7所述的螺纹管状连接件，其中，所述第一、第二、第三和第四螺纹段中的至少一个的所述退出螺纹部分是局部退出螺纹。

10.根据权利要求7所述的螺纹管状连接件，其中，所述第一螺纹段和所述第四螺纹段的长度等于所述第二螺纹段和所述第三螺纹段的长度。

11.根据权利要求7所述的螺纹管状连接件，其中，所述第一螺纹段和所述第四螺纹段的长度处于所述第二螺纹段和所述第三螺纹段的长度的50%至100%的范围内。

12.根据权利要求1所述的螺纹管状连接件，其中，PCCS和BCCS的每一个均处于（BICCS+PICCS）的近似±3%的范围内。

13.根据权利要求1所述的螺纹管状连接件，其中，PCCS和BCCS的每一个均处于（BICCS+PICCS）的近似±2%的范围内。

14.根据权利要求1所述的螺纹管状连接件，其中，（BICCS+PICCS）大于PCCS和BCCS。

15.根据权利要求1所述的螺纹管状连接件，其中，所述螺纹管状连接件的拉伸效率至少为90%。

16.一种螺纹半埋入式连接件，包括：

第一管状构件，所述第一管状构件包括管状阳端部；和

第二管状构件，所述第二管状构件包括管状阴端部，所述管状阳端部和所述管状阴端部均包括锥形螺纹的两个阶梯部和笔直中心肩部，所述锥形螺纹的两个阶梯部均包括内螺纹部分和外螺纹部分，密封部分和相异的肩部部分位于所述内螺纹部分和所述外螺纹部分之间，所述锥形螺纹的两个阶梯部包括位于所述第一管状构件和所述第二管状构件中的相应一个的终端的一侧上的切入部分和位于相反一侧上的退出部分，所述第一管状构件上的每个切入部分均啮合所述第二管状构件上的退出部分，而所述第二管状构件上的每个切入部分均啮合所述第一管状构件上的退出部分，所述管状阴端部的外径比所述第一管状构件和所述第二管状构件的标称外径大不超过10%，

其中，所述管状阳端部包括承受经过所述管状阳端部的所有螺纹传递的全部张力并且位于所述管状阳端部的与所述管状阳端部的终端相反的端部处的截面积（PCCS），所述管状阴端部包括承受经过所述管状阴端部的所有螺纹传递的全部张力并且位于所述管状阴端部的与所述管状阴端部的终端相反的端部处的截面积（BCCS），所述管状阴端部包括承受经过所述管状阴端部的外螺纹部分传递的张力并且位于所述外螺纹部分的与所述管状阴端部的终端相反的端部处的截面积（BICCS），而所述管状阳端部包括承受经过所述管状阳端部的内螺纹部分传递的张力并且位于所述内螺纹部分的与所述管状阳端部的终端相反的端部处的截面积（PICCS），并且

其中，所述第一管状构件和所述第二管状构件满足以下关系：

PCCS处于BCCS的近似±5%的范围内，并且

PCCS和BCCS中的每一个均处于（BICCS+PICCS）的近似±5%的范围内。

17.根据权利要求16所述的螺纹半埋入式连接件，其中，PCCS和BCCS中的每一个均处于（BICCS+PICCS）的近似±3%的范围内。

18.根据权利要求16所述的螺纹半埋入式连接件，其中，PCCS和BCCS中的每一个均处于（BICCS+PICCS）的近似±2%的范围内。

19.根据权利要求16所述的螺纹半埋入式连接件，其中，（BICCS+PICCS）大于PCCS和BCCS。

20.根据权利要求16所述的螺纹半埋入式连接件，其中，所述半埋入式连接件的拉伸效率至少为90%。

21.根据权利要求7所述的螺纹管状连接件，其中，所述第一螺纹段的锥度与所述第二螺纹段的锥度不同。

22.根据权利要求7所述的螺纹管状连接件，其中，所述第一、第二、第三和第四螺纹段中的至少一个的切入螺纹部分是局部切入螺纹。

23.根据权利要求16所述的螺纹半埋入式连接件，其中，所述管状阴端部的外径比所述第一管状构件和所述第二管状构件的标称外径大不超过6%。

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