CN103210173A - 用于采油管道的保护器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于采油管道的保护器（1、7）。本发明包括：中空的基本上截头锥形的连接部分（2）和缓冲器部分（3），所述连接部分（2）具有近端（21）、远端（22）和与所述管道的螺纹互补的螺纹（42）；所述缓冲器部分（3）具有连接端（31）和自由端（32），所述连接端（31）在所述连接部分（2）的延长上；所述缓冲器部分包括内环（33）和外环（34），所述内环（33）在所述连接部分（2）的延长上延伸，所述外环（34）从所述连接部分同轴延伸，限定内环（33）与外环（34）之间的内部空间，并增加保护器（1、7）的外径。保护器（1、7）的特征在于其所有壁均具有基本上相等的厚度，使得形状适于通过注射成型制备，并且所述保护器通过注射成型制得。

Description

用于采油管道的保护器

技术领域

本发明涉及采油管道保护器领域，更特别地涉及用于在所述管道端部设置的螺纹的保护器。

背景技术

采油管道用于钻井，以到达显著的深度。

这些管道在其每个端部处具有螺纹，所述螺纹用于直接相互连接管道，或者借助中间构件相互连接管道。

管道的螺纹端称为阳端，而管道的攻螺纹端称为阴端。

根据本领域技术人员的实践，安装于管道的阳端上的保护器称为阳保护器（或梢钉），且安装于管道的阴端上的保护器称为阴保护器（或箱体）。

通常，在储存这些螺纹之前用所谓的储存油脂首次润滑这些螺纹，并在使用之前用称为“操作”的润滑剂再次轻微润滑。对于每次使用管道，这涉及大量的时间消耗。

因此已提出在螺纹上具有固体或持久润滑装置的管道，由此目的在于在每次使用管道之前不再需要螺纹润滑操作，因此从管道制造起其就被不断地润滑。

此外，采油管道需要保护器来保护其螺纹端，使得螺纹在储存和管道输送期间的处理过程中不被损坏。

这些保护器必须满足许多要求：

-尽管由于管道的输送和处理阶段所导致的振动，仍然保持在管道上的适当位置，

-在高度变化的温度条件下，通常-46°C至66°C下，保持在适当位置，

-在各种管道处理步骤过程中充当减震器，

-防止管道和加工区域内的污染，即确保管道的紧密性，

-适于容易地安装和移除，

-能够进行通常称为“漂移”的管道内的测试，

-如果需要，能够通过封装在管道端部中的钩子抓住管道。

API5CT标准（也称为ISO11960）更具体地定义了由这些保护器需要满足的要求。

固体润滑剂的使用增加了关于安装或移除保护器时润滑剂的非降解的另外的要求。

目前的解决方法提出了保护器，该保护器基本上由高密度聚乙烯（HDPE）制得，并主要涉及塑料工业标准之外的生产装置（如车床）而进行加工。

已提出试图制造注射成型的保护器，但已证实就产品的最终品质而言是不令人满意的。

总之，目前的解决方法不提供满足所有这些要求并同时保持合理成本的解决方法。

特别地，阳保护器在保护器与管道之间不具有密封连接，而阴保护器和阳保护器具有导致不成比例的成本或导致具有低耐冲击性的保护器的结构。在整个温度范围内不能保证令人满意的固定和保护器拆卸的适合性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采油管道螺纹保护器，相比于常规保护器，其适于满足这些要求而不导致过高的生产成本。

本发明涉及一种用于采油管道螺纹的保护器，其包括：

-中空的基本上截头锥形的连接部分，所述连接部分围绕中心轴线，并具有近端、远端和与所述管道的螺纹互补的螺纹，

-缓冲器部分，所述缓冲器部分具有连接端和自由端，其连接端在所述连接部分的远端的延长上，所述缓冲器部分包括：

内环，所述内环同轴延伸，并在所述连接部分的远端的延长上，和

外环，所述外环从所述连接部分的远端同轴延伸，限定所述内环与外环之间的内部空间，并增加所述保护器的外径，

所述保护器的特征在于保护器的所有壁具有基本上相等的厚度。

根据一个替代实施方案，所述保护器包括连接所述内环和所述外环的纵向肋部，所述肋部的厚度基本上等于内环和外环的厚度。

根据一个替代实施方案，所述保护器通过聚碳酸酯注射成型法制得。

根据一个替代实施方案，所述保护器还包括封盖，所述封盖以可移除方式安装于所述缓冲器部分的自由端中，以紧密密封所述自由端，并同时能够进行管道的“漂移”测试而无需移除保护器。

本发明涉及一种所述保护器的阳型替代实施方案，其中：

-所述连接部分从其近端至其远端具有减小的直径；

-与所述管道的螺纹互补的螺纹设置于所述连接部分内部，

-所述内环包括在所述连接部分的远端的延长上的截头锥形部分，以及在所述截头锥形部分的延长上的具有中空圆柱形状的部分，

-所述外环具有从所述连接部分的远端延伸的基本上中空的截头锥形形状，且其中当远离所述连接部分的所述远端时直径增加，且所述外环的最大直径大于所述连接部分在其近端处的直径。

根据一个特定实施方案，所述保护器的自由端斜切基本上45%。

根据另一特定实施方案，阳保护器还包括附接至所述连接部分的内表面上的聚合物膜，所述聚合物膜适于确保所述保护器与采油管道之间的连接的紧密性，所述保护器附接在所述采油管道上。

本发明也涉及一种用于设置这种阳保护器的方法，所述方法包括如下步骤：

-将在所述连接部分的外表面上的所述聚合物膜的一部分向后卷，

-将所述保护器设置于采油管道上，使得所述管道的螺纹和所述保护器的互补螺纹接合，以将所述保护器保持在所述管道上的适当位置，

-将所述聚合物膜的后卷部分在所述管道上展开，以确保所述保护器与所述采油管道之间的连接的紧密性。

本发明也涉及一种所述保护器的阴型替代实施方案，其中：

-所述连接部分从其近端至其远端具有增加的直径；

-与所述管道的螺纹互补的螺纹设置于所述连接部分外部，

-所述内环为中空圆柱体，所述中空圆柱体的直径等于所述连接部分在其远端处的直径，

-所述外环包括从所述连接部分的远端向所述保护器的外部径向延伸的分隔件，以及从所述分隔件延伸的基本上截头锥形部分，其中所述直径向着缓冲器部分的自由端增加。

附图说明

本发明的另外的特征、目的和优点将由下文的描述体现，下文的描述仅为说明性的且为非限制性的，并且应参照附图阅读，其中：

-图1显示了根据本发明的保护器的一个阳型替代实施方案；

-图2显示了根据本发明的阳保护器以及用于封堵其自由端的封盖的两个实施例，

-图3和4显示了具有管道上的聚合物膜的这种阳保护器的设置的截面图；

-图5和6表示根据本发明的保护器的阴型替代实施方案的两个视图；

-图7显示了设置于管道上的所述阴保护器的截面图，

-图8显示了设置于管道上，并与封堵自由端的封盖关联的阴保护器的3D视图。

具体实施方式

阳保护器：

图1显示了根据本发明的阳保护器1的一个实施方案的实施例。

所示的阳保护器1可分解为两部分：

-连接部分2，和

-缓冲器部分3。

连接部分2具有近端21和远端22，并具有基本上截头锥形形状，其中直径从近端21至远端22减少。

缓冲器部分3具有连接端31和自由端32，其连接端31在连接部分2的远端22的延长上。

缓冲器部分3包括内环33和外环34，这两个环33和34为同轴的，并在之间限定内部空间35。

所示的内环33包括在连接部分2的远端22的延长上的截头锥形部分，以及在所述截头锥形部分的延长上的具有中空圆柱形状的部分，该圆柱形部分的直径与其上设置所述阳保护器的管道的内径基本上相等。

因此内环33通常相对于截头锥形连接部分2径向偏移，并因此通常包括连接分隔件23（示于图3和4中，并在下文详细描述），所述连接分隔件23设置于内环33的截头锥形部分与圆柱形部分之间。

外环34具有截头锥形部分，其中直径从连接端31至连接部分3的自由端32增加，外环34的最大直径大于连接部分2的最大直径。因此外环34通常具有相对于阳保护器1的轴线5°的角度。

所示的阳保护器1具有从自由端32沿着阳保护器1的直径延伸的两个凹槽40。

这些凹槽40适于插入用于将管道上的保护器旋紧和旋松的工具。

此外，这些凹槽40具有在其壁中的一个壁上设置的孔41，这些壁41旨在使基本上圆形的封盖能够附接，所述封盖通常封堵阳保护器1的自由端32。

根据一个特定的实施方案，在制造阳保护器1之后，用树脂填充内部空间35。树脂有利地为透明的，并具有与形成保护器的材料的折射率基本上相等的折射率。以此方式将树脂置于阳保护器1的内部空间35中不仅有可能由于树脂所提供的折射率连续性而提高保护器1的透明度，而且有可能显著提高保护器1的机械耐冲击性。

图2显示了上述阳保护器1，以及封堵保护器1的端部的封盖45和46的两个实施方案。

在封盖45和46的这两个实施方案中，所述封盖包括与阳保护器1的孔41互补的突出部47，以保持在阳保护器1的自由端32处的适当位置。

封盖的实施方案45覆盖整个自由端32，并具有对应于阳保护器1的最大直径的直径。

实施方案46仅封堵由内环33限定的开口，并因此具有基本上相当于所述内环33的内径的直径。

可以设想封盖的另外的替代实施方案，特别是不完全封堵保护器的开口，以防止配备完美密封的保护器的管道中的水停滞的替代实施方案。

封盖45或46有利地经由连接装置（如链条、绳索或缆线）连接至保护器1的本体，使得保护器1和相关联的封盖无法分离。

在所示的实施方案，阳保护器1包括连接内环33和外环34的纵向肋部36，因此将内环33与外环34之间的内部空间35分割成多个隔室。

如图中所示，阳保护器1包括十二个纵向肋部36，每个凹槽40的侧面由两个肋部36限定，剩余的肋部36在内环33与外环34之间基本上均匀分布。

如所示，阳保护器1的自由端32斜切基本上45%，从而产生朝向自由端32的直径收缩。该45%的倾斜有可能增加阳保护器1的耐冲击性，因此相比于具有直角自由端32的保护器而更有效地保护其上待安装该保护器的管道。

阳保护器1还包括在连接部分2的内壁处设置的螺纹42，这些螺纹42适于与其上待组装所述阳保护器1的管道的螺纹接合。

阳保护器1的螺纹42通常包括1、2或3圈，另外的替代实施方案明显是可能的。

具有较小的圈数有可能限制对阳保护器1旨在保护的管道的螺纹的润滑剂的影响，然而，选择该圈数以将阳保护器1充分固定在管道上。

聚合物膜：

如图1所示的阳保护器1通常与聚合物膜60关联。

该聚合物膜60具有管状，并在连接部分2的近端21的螺纹42之间的中间位置处，使用粘合剂或胶带，通常借助在连接部分2的内表面上的双面粘合剂膜6而附接至阳保护器1。

选择粘合剂，使得聚合物膜60在阳保护器1上的附接为永久的，即，不同于可移除的附接，在不被损坏的情况下，聚合物膜60不能从阳保护器上移除。

一旦附接至阳保护器1，聚合物膜60围绕近端21向后卷，以覆盖阳保护器1的外壁。图3显示了配备在外壁上后卷的这种聚合物膜60的阳保护器1的示意图。

一旦将阳保护器1设置于管道上，将在阳保护器1的外表面上后卷的聚合物膜60的所述部分展开，以覆盖通常长度为15至20cm之间的一部分管道。

以此方式，聚合物膜60提供了阳保护器1与在阳保护器1的近端21处附接的管道之间的连接的紧密性，在阳保护器1的自由端32处的连接的紧密性由未在图中显示的封盖提供。

图4显示了设置于螺纹管道4上的阳保护器1的示意图，聚合物膜60在螺纹管道4的一部分上展开。

聚合物膜60通常为多层聚合物膜，其形成为：

-具有粘附性极低的表面，该表面旨在接触管道，以在将保护器1或7从管道移除时限制管道螺纹上的摩擦；所述极低的粘附性通常通过加入滑爽剂获得，

-具有粘附性极高的表面，该表面旨在接触保护器1或7，从而在将保护器1或7从管道移除之后，保护器1或7带有聚合物膜60。

此外，聚合物膜60为可延伸的，以在将保护器1或7设置于管道上之前能够在保护器上向后卷，并且一旦将保护器1或7设置于所述管道上，能够在管道的外表面上展开，同时确保连接的紧密性。

此外，使聚合物膜60不允许撕裂而非常耐扭转和剪切，从而在管道上旋紧或旋松保护器1或7的过程中不被撕裂。

聚合物膜通常通过多层膜吹制而制得，并具有通常1nm至1mm之间，例如15至200μm之间的厚度。

阴保护器：

图5和6显示了适于保护采油管道上的阴螺纹的根据本发明的阴保护器7的两个视图。

对于图1所示的阳保护器1，阴保护器7包括连接部分2和缓冲器部分3。

与图1所示的那些相同的构件用相同的附图标记指出。

如上所述，阴保护器7的自由端32适于由该图中未显示的封盖紧密密封。

在此情况中，连接部分2适于插入待由阴保护器保护的管道内；对于具有给定直径的管道，阴保护器7的连接部分2的直径因此小于阳保护器1的连接部分2的直径。

此外，在此情况中，螺纹42设置于连接部分2的外表面上，以与设置于管道内的螺纹接合。

如上所述，螺纹42通常包括1、2或3圈，另外的替代实施方案是可能的。

图7显示了与阴管道相关联的根据本发明的这种阴保护器7的截面图。

该图揭示了由于连接部分2的直径的差异，阴保护器7的缓冲器部分3相对于阳保护器1的缓冲器部分的结构差异。

实际上，缓冲器部分3的外圈34的最大直径必须大于管道直径，通常与上述阳保护器1的最大直径相等，以吸收冲击并防止冲击施加至管道上。

在阴保护器7，连接部分2设置于管道内的情况中，外壁34也包括分隔件37，所述分隔件37相对于阴保护器7的轴线径向延伸，并适于在外环34与连接部分2之间产生邻接，因此增加外环34的外径，从而使外环34的外径大于管道的外径。

此外，通常选择连接部分2和内环33的厚度，使得阴保护器7能够插入用于测量其上设置所述阴保护器7的管道的内径的装置。

更具体而言，图7显示了一个实施方案，其中管道主要部分81和螺纹部分82，所述主要部分81具有基本上恒定的厚度，所述螺纹部分82具有减小的厚度，因此具有其中设置阴保护器7的内部壳体，以将组件的内径减小至小于管道的主要部分81的直径的值。

对于上述阳保护器1，在制造阴保护器7之后，用树脂填充内部空间35。树脂有利地为透明的，并具有与形成保护器的材料的折射率基本上相等的折射率。以此方式将树脂置于阴保护器7的内部空间35中不仅有可能由于树脂所提供的折射率连续性而提高保护器7的透明度，而且有可能显著提高保护器7的机械耐冲击性。

此外，如已对于阳保护器1所述，阴保护器7可包括完全或部分封堵保护器7的自由端的如图2所示的封盖45或46。在此情况中，所述封盖有利地经由连接装置（如链条、绳索或缆线）连接至保护器7的本体，使得保护器7和相关联的封盖无法分离。

所示的阴保护器7无需与聚合物膜组合来产生紧密连接。

实际上，在阴保护器的情况中，在分隔件37上管道（当邻接其上）的压缩以及管道的螺纹与阴保护器7的互补螺纹42之间的接触足以产生充分的紧密性。

根据一个替代实施方案，阴保护器7在管道与分隔件37之间的接触处具有密封件，通常为O型环。

根据另一实施方案，阴保护器7通过双注射成型制得，在阴保护器7中的分隔件37上的管道的邻接区域通常由比保护器7的其余部分更弹性的材料制成，以确保连接的紧密性。

图8显示了根据本发明的阴保护器7的视图，其设置于管道8上，并与封堵其自由端32的封盖46相关联。

制造：

阳保护器1或阴保护器7通过注射成型由聚碳酸酯制成。

保护器1或7的特定几何形状提供了通过注射成型制造它们的显著优点。实际上，由于存在肋部36，保护器1或7的所有的壁，包括缓冲器部分3的壁，具有基本上相等的厚度。

通过基本上相等的厚度，应了解，在诸如保护器的多个壁之间的接合点的区域中的厚度相对于保护器的壁的平均厚度变化不超过150%，或有利地不超过100%，通常不超过60%。

例如，不同于厚度变化约为300%的保护器，且其中通过注射成型过程进行制备将导致抑制部分冷却时间和显著的制造缺陷的已知实例，在其中保护器1或7的壁具有5mm的厚度的实施方案中，缓冲器部分3的连接端31处的厚度有利地基本上等于8.5mm，在具有圆形形状的整个区域中这种厚度差异是完全可接受的，并适于通过注射成型制造保护器。

整个阳保护器的所述基本上恒定的厚度有可能：

-防止收缩腔体，

-减少所需的材料量，

-对于其中缓冲器部分3以“实心”件进行制备的相当部分，显著降低固化时间，因此有可能通过减少用于制备阳保护器1和阴保护器7的循环时间而显著降低机器使用，由此有可能节约能源并获得更高的生产率。

以此方式，对于具有相当的总体形状，但其中缓冲器部分3为“实心”的保护器，所示的保护器1或7具有更低的制造成本。

此外，所有的连接和边缘具有圆角或弯曲，使得保护器1或7不包括锐角，有利于借助这些角（通常称为拔模角）脱模，并且防止易于损坏膜且对通过注射成型制造保护器具有显著不利影响的锐角。

聚碳酸酯为用于制备保护器1或7的极高性能的材料，由于保护器的特定形状，因此能够进行其注射成型。

此外，聚碳酸酯为透明材料，从而使使用者能够检查其上直接设置保护器1或7的管道螺纹的情况，而无需移除保护器1或7来进行这种检查。

所述容易的检查有可能防止在每次移除和重新设置保护器1或7时管道螺纹润滑的劣化风险。

此外，保护器1或7经受表面处理，以进行紫外光和/或红外光滤波，这种处理通常由浸泡以及之后的在臭氧的存在下的微波等离子体处理组成。

可选择形成保护器1或7的材料（通常为聚碳酸酯），以具有这种紫外光和/或红外光滤波特性。

在管道螺纹上使用的固体润滑剂实际上为紫外光和红外光敏感的，因此应保护所述固体润滑剂免于紫外光和红外光。

以此方式，所提出的阳保护器1和阴保护器7通过产生紧密连接，同时允许各种管道处理和检查操作，并由于其用于注射成型的特别合适的形状而保持合理的制造成本，从而适于有效保护采油管道的螺纹端。

此外，注射成型有可能获得与通过结合多个单独制造的部件而制得的保护器相比具有增加的机械性质的单件保护器1或7，以及与具有非特定的形状或需要用于成形的机械加工步骤的保护器相比显著降低的制造时间和成本。

Claims (10)

1.用于采油管道螺纹的保护器（1或7），所述保护器（1或7）包括：

-中空的基本上截头锥形的连接部分（2），所述连接部分（2）围绕中心轴线，并具有近端（21）、远端（22）和与所述管道的螺纹互补的螺纹（42），

-缓冲器部分（3），所述缓冲器部分（3）具有连接端（31）和自由端（32），其连接端（31）在所述连接部分（2）的远端（22）的延长上，所述缓冲器部分（3）包括：

内环（33），所述内环（33）同轴延伸，并在所述连接部分（2）的远端（22）的延长上，和

外环（34），所述外环（34）从所述连接部分的远端（22）同轴延伸，限定所述内环（33）与外环（34）之间的内部空间，并增加所述保护器（1或7）的外径，

所述保护器（1或7）的特征在于，所述保护器（1或7）的所有壁均具有基本上相等的厚度，使得其具有适于通过注射成型制备的形状，并且所述保护器（1或7）通过注射成型制得。

2.根据上一权利要求所述的保护器（1或7），其特征在于，其自由端（32）斜切基本上45%。

3.根据上一权利要求所述的保护器（1或7），其特征在于，其包括连接所述内环（33）和所述外环（34）的纵向肋部（36），所述肋部（36）的厚度基本上等于内环（33）和外环（34）的厚度。

4.根据如上权利要求任一项所述的保护器（1或7），其特征在于，其通过聚碳酸酯注射成型制得。

5.根据如上权利要求任一项所述的保护器（1或7），其特征在于，其还包括封盖，所述封盖以可移除方式安装于所述缓冲器部分（3）的自由端（32）中以紧密密封所述自由端（32）。

6.根据如上权利要求任一项所述的保护器（1），其特征在于：

-所述连接部分（2）从其近端（21）至其远端（22）具有减小的直径；

-与所述管道的螺纹互补的螺纹（42）设置于所述连接部分（2）内部，

-所述内环（33）包括在所述连接部分（2）的远端（22）的延长上的截头锥形部分，以及在所述截头锥形部分的延长上的具有中空圆柱形状的部分，

-所述外环（33）具有从所述连接部分（2）的远端（22）延伸的基本上中空的截头锥形形状，且其中当远离所述连接部分（2）的所述远端（22）时直径增加，且所述外环（34）的最大直径大于所述连接部分（2）在其近端（21）处的直径。

7.根据上一权利要求所述的保护器（1），其特征在于，其还包括附接至所述连接部分（2）的内表面上的聚合物膜（60），所述聚合物膜（60）适于确保所述保护器（1）与采油管道之间的连接的紧密性，所述保护器（1）附接在所述采油管道上。

8.用于设置根据上一权利要求所述的保护器（1）的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

-将在所述连接部分（2）的外表面上的所述聚合物膜（60）的一部分向后卷，

-将所述保护器（1）设置于采油管道上，使得所述管道的螺纹和所述保护器（1）的互补螺纹（42）接合，以将所述保护器（1）保持在所述管道上的适当位置，

-将所述聚合物膜（60）的后卷部分在所述管道上展开，以确保所述保护器（1）与所述采油管道之间的连接的紧密性。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的保护器（7），其特征在于：

-所述连接部分（2）从其近端（21）至其远端（22）具有增加的直径；

-与所述管道的螺纹互补的螺纹（42）设置于所述连接部分（2）外部，

-所述内环（33）为中空圆柱体，所述中空圆柱体的直径等于所述连接部分（2）在其远端（22）处的直径，

-所述外环（34）包括从所述连接部分（2）的远端（22）向所述保护器（7）的外部径向延伸的分隔件（37），以及从所述分隔件（37）延伸的基本上截头锥形部分，其中所述直径向着缓冲器部分（3）的自由端（32）增加。

10.用于制造根据权利要求1至7或9中任一项所述的保护器（1或7）的方法，其特征在于，其包括注射成型步骤，所述保护器（1或7）在所述注射成型步骤过程中形成。

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