CN103382815A - 形成可加工表面的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及形成可加工表面的方法。更具体而言，本发明涉及隔水管组件和形成方法，其中隔水管组件由接合在一起的管状件构件构成。金属喷涂工艺将一层包层施加在管状件构件的端部上，并且端部被开螺纹以形成相应的内螺纹和外螺纹构型。在施加金属喷涂物的下方处的管状件构件的表面上提供凹槽，以增强包层和管状件构件的粘附力。包层的层提供足够的材料，以使得螺纹可被选择性地形成于管状件构件的外表面或内表面上。

Description

形成可加工表面的方法
技术领域
本发明大体上涉及隔水管(riser)组件。更具体而言，本发明涉及管状构件的管柱及其制造方法，其中在端部中已形成凹槽之后将基质沉积在构件的端部上，将端部开螺纹，并且将构件螺纹连接在一起。
背景技术
离岸钻井操作通常通过在海底处的水下井口组件和钻井船之间延伸的钻井隔水管执行。钻井隔水管通常由多个单独的管状件构成，这些管状件端对端附连到彼此以形成管柱。管状件的端部常常带螺纹，以便相邻的管状件能通过接合其相应的带螺纹端部而附连，其中较小直径的阳螺纹端(pin end)通过螺纹插入较大直径的内螺纹端(box end)。通常，内螺纹端的直径通过单独的镦锻工艺增加，以提供用于在其上加工螺纹的材料。
发明内容
本文中提供了隔水管柱的示例和形成隔水管柱的方法的示例。在本文所述的一个示例中的为具有第一管状件的隔水管柱，第一管状件带有内螺纹端和在邻近内螺纹端的外表面上的凹槽。金属包层(cladding)在凹槽上，并且螺纹在内螺纹端的内表面上。还包括第二管状件，该第二管状件带有插入内螺纹端的阳螺纹端、带有在邻近阳螺纹端的外表面上的凹槽以及在凹槽上的包层。阳螺纹端的外表面上的螺纹与内螺纹端的内表面上的螺纹接合。第一管状件上的凹槽可以可选地各自具有随距内螺纹端的终端的距离减小的高度和随距内螺纹端的终端的距离增加的宽度。第二管状件上的凹槽可各自具有随距阳螺纹端的终端的距离减小的高度和随距阳螺纹端的终端的距离增加的宽度。在一个示例中，第一管状件上的凹槽成形为类似梯形，该梯形带有远离内螺纹端的外表面的底端、在内螺纹端的外表面处具有大于底端的长度的开口、以及从开口延伸至底端的会聚侧边。可选地，第二管状件上的凹槽成形为类似梯形，该梯形带有远离阳螺纹端的外表面的底端、在阳螺纹端的外表面处具有大于底端的长度的开口、以及从开口延伸至底端的会聚侧边。第一管状件上的相邻凹槽可由随距内螺纹端的终端的距离增加的间距隔开。在一个备选方案中，第一管状件上的相邻凹槽由随距内螺纹端的终端的距离而减小的间距隔开。
本文中还描述了一种形成隔水管柱的方法，该方法包括在管状件的端部部分上形成凹槽以及将一层金属包层沉积到管状件的端部部分上和凹槽上。在管状件的端部的内表面上提供螺纹以形成内螺纹端，以及在管状件的端部的外表面上提供螺纹以形成阳螺纹端。将阳螺纹端上的螺纹与内螺纹端上的螺纹接合以限定连接。在一个示例中，对额外的管状件重复形成凹槽、螺纹和将螺纹接合的步骤。在一个示例中，形成凹槽的步骤涉及形成靠近管状件的端部的螺旋凹槽，该凹槽具有三角形横截面。可选地，通过形成靠近管状件的端部的螺旋凹槽而形成凹槽，该凹槽具有齿形横截面。形成凹槽可备选地涉及形成一系列梯形凹槽，所述一系列梯形凹槽具有随距管状件的终端的距离而连续减小的深度。将一层金属包层沉积在管状件的端部部分上和凹槽上的步骤可使用取自管状件中的一个的切屑。
根据一个实施例，一种隔水管柱，包括：第一管状件，其具有内螺纹端、在邻近内螺纹端的外表面上的凹槽、在凹槽上的金属包层、以及在内螺纹端的内表面上的螺纹；以及第二管状件，其具有插入内螺纹端的阳螺纹端、在邻近阳螺纹端的外表面上的凹槽、在凹槽上的金属包层、以及与在内螺纹端的内表面上的螺纹接合的在阳螺纹端的外表面上的螺纹。
根据一个实施例，在第一管状件上的凹槽各自具有随距内螺纹端的终端的距离而减小的高度和随距内螺纹端的终端的距离而增加的宽度。
根据一个实施例，在第二管状件上的凹槽各自具有随距阳螺纹端的终端的距离而减小的高度和随距阳螺纹端的终端的距离而增加的宽度。
根据一个实施例，在第一管状件上的凹槽包括梯形，梯形带有远离内螺纹端的外表面的底端、在内螺纹端的外表面处具有大于底端的长度的开口、以及从开口延伸至底端的会聚侧边。
根据一个实施例，第二管状件上的凹槽包括梯形，梯形带有远离阳螺纹端的外表面的底端、在阳螺纹端的外表面处具有大于底端的长度的开口、以及从开口延伸至底端的会聚侧边。
根据一个实施例，在第一管状件上的相邻凹槽由随距内螺纹端的终端的距离而增加的间距隔开。
根据一个实施例，第一管状件上的相邻凹槽由随距内螺纹端的终端的距离而减小的间距隔开。
根据一个实施例，一种形成隔水管柱的方法，包括：a. 在管状件的端部部分上形成凹槽；b. 将一层金属包层沉积在管状件的端部部分上和凹槽上；c. 在管状件的端部的内表面上提供螺纹以形成内螺纹端；d. 在管状件的端部的外表面上提供螺纹以形成阳螺纹端；以及e. 将在阳螺纹端上的螺纹与在内螺纹端上的螺纹接合以限定连接。
根据一个实施例，还包括重复步骤(c)–(e)。
根据一个实施例，形成凹槽的步骤包括形成接近管状件的端部的螺旋凹槽，凹槽具有三角形横截面。
根据一个实施例，形成凹槽的步骤包括形成接近管状件的端部的螺旋凹槽，凹槽具有齿形横截面。
根据一个实施例，形成凹槽的步骤包括形成一系列梯形凹槽，一系列梯形凹槽具有随距管状件的终端的距离而连续减小的深度。
根据一个实施例，将一层金属包层沉积在管状件的端部部分上和凹槽上的步骤使用取自管状件中的一个的切屑。
根据一个实施例，凹槽的形状被设定为成钝角以提高金属包层的密度和粘附力，并且还使得金属包层接触尽可能多的表面积以防止喷涂不足部位。
附图说明
已经陈述了本发明的特征和有益效果中的一些，随着结合附图的描述的进行，其它特征和有益效果将变得显而易见，在附图中：
图1是根据本发明的向管状件施加金属喷涂的示例的局部侧剖视图。
图2是根据本公开的具有金属喷涂基质的图1的管状件的示例的侧剖视图。
图3A是根据本发明的具有金属喷涂基质和带螺纹端的管状件的实施例的侧剖视图。
图3B是根据本发明的处于螺纹接合中的图3A的管状件的侧剖视图。
图4是根据本发明的具有型面的管状件的侧剖视图，其中，金属喷涂物施加到型面上。
图5是根据本发明的管状件上的型面的备选实施例的侧视图。
图6是根据本发明的连接在水下井口和平台之间的隔水管的示例的侧视图。
虽然本发明将结合优选实施例进行描述，但应当理解，并非意图将本发明限制到该实施例。相反，意图覆盖可包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有替代形式、修改和等同物。
具体实施方式
现在将在下文中参照其中示出实施例的附图更充分地描述本公开的方法和系统。本公开的方法和系统可具有许多不同的形式并且不应理解为局限于本文中所阐述的图示实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开变得全面而完整，并且将其范围完整地传达给本领域的技术人员。在全文中相同的附图标记表示相同的元件。
还应当理解，本公开的范围不限于所示出和描述的构造、操作、具体材料或实施例的具体细节，因为修改和等同物对于本领域技术人员将显而易见。在附图和说明书中，已经公开了示例性实施例，并且虽然采用了特定术语，但这些术语只是在一般性和描述性的意义上使用，而不是为了限制目的。相应地，本文中所述的改进因此仅由所附权利要求的范围限制。
图1的侧视图中示出了将包层材料施加到管状件20的示例，其中喷涂物22被从喷枪24导向至管状件20的外表面上。在图1的示例中，在施加喷涂物22的同时旋转管状件20，从而在管状件20上且在管状件20上的标示位置中形成喷涂沉积物26。在一个实施例中，管状件20上的喷涂沉积物26使用金属喷涂工艺施加。金属喷涂工艺的一个示例可见于具有申请序列号No. 12/702,340的Carter的美国专利申请公开No. US 2011/0193338中，该申请被转让给本申请的受让人，并且全文以引用方式并入本文中。喷涂物22可以是金属喷涂物，并且在一个示例中，金属喷涂物可包括在管状件20的加工期间从其移除的切屑或其它碎屑。
图2是管状件20的一个示例的侧剖视图，其具有在管状件20的外表面上且邻近管状件20的端部28的喷涂沉积物26。但存在这样的实施例，其中喷涂沉积物26大致延伸管状件20的外表面的长度。现在参看图3A，管状件201,2示出为各自具有形成于它们相应的端部281,2上的喷涂沉积物261,2。图3A还示出螺纹301，其形成于喷涂沉积物261的外表面上，从而在管状件201上形成阳螺纹端。类似地，螺纹302示出为形成于管状件202的内表面上，从而在管状件202中形成内螺纹端。在图3A的示例中，形成螺纹301,2的加工可沿喷涂沉积物261,2的长度的一部分沿径向方向完整地切穿喷涂沉积物261,2并进入管状件201,2中。如图3B的示例中所示，本文所述的喷涂沉积法的优点在于，具有大致相同的内径和外径的管状件201,2可通过与形成于喷涂沉积物261,2上的螺纹301,2互锁而螺纹连接在一起。这是相比同轴连接管状件与外表面上的接头(union)和/或镦锻工艺的优点。
在如图4中的侧剖视图所示的可选实施例中，管状件20A、20B的外表面被处理成具有凹槽32A、32B，使得当喷涂物22被沉积在凹槽32A、32B周围时，喷涂沉积物26A、26B相比几乎没有或不具有型面的管状件的表面具有增加的粘附特性。更具体而言，凹槽32A由相邻定位的向上指向的齿的重复系列构成，这些齿类似于锯齿状构型。当喷涂物22(图1)被沉积在凹槽32A上时，喷涂沉积物26A的下部驻留在凹槽32A的相邻齿之间。示出为重复的齿状构型的凹槽32B可在凹槽32B内的连续或相邻齿之间具有或不具有一致的纵向距离。在一个示例性实施例中，在初始地施加喷涂物22(图1)之后，喷涂沉积物26的轴向横截面为半椭圆形，并且能加工成具有大体平面的上表面，其中前表面和后表面从管状件20A的轴线AX大体上垂直地延伸。
现在参看图5，示出了凹槽32C的示例的侧剖视图，其中凹槽构件341-n具有类似梯形的横截面。在图5的示例中，凹槽构件341-n形成为管状件20C的外表面并且可各自具有相对于相邻凹槽构件变化的高度和宽度。在图5的具体示例中，凹槽构件341具有大于构成凹槽32C的其它凹槽构件342-n的高度。在凹槽构件341-n之间顺序减小的高度可服从大体上线性的函数，或者也可可选地为非线性的。在图5的示例中，具有较大高度和宽度的凹槽构件341-n定位成靠近管状件20C的端部28C处。然而，次序可颠倒，以使得邻近或更靠近端部28C的凹槽构件341-n可具有被凹槽32C中的其它凹槽构件超过的高度。凹槽32C的形状可被设定为具有更大的钝角以提高金属喷涂物的密度和粘附力，并且还使得金属喷涂物接触尽可能多的表面积以防止喷涂不足部位(shadowing)。
现在参看图6，示出了部署在水下的隔水管36的示例，其中隔水管36由从水下的井口组件38延伸且直到平台40的一系列管状件201-n构成。在图6的示例中，井口组件38示出为安装在海底42上，其中平台40高于海平面，并且可以是漂浮的或者可具有安装在海底42上的腿部(未示出)。
因此，本文中所述的本发明很适合实现目的并获得所提及的目标和优点以及其中所固有的其它目标和优点。虽然已经出于公开的目的而提供了本发明的目前优选的实施例，但在用于实现所需结果的过程的细节中存在许多变化。这些和其它类似的修改将容易被本领域的技术人员所想到，并且意图包括在本文中所公开的本发明的精神和所附权利要求的范围内。

Claims (10)

1. 一种隔水管柱，包括：
第一管状件，其具有内螺纹端、在邻近所述内螺纹端的外表面上的凹槽、在所述凹槽上的金属包层、以及在所述内螺纹端的内表面上的螺纹；以及
第二管状件，其具有插入所述内螺纹端的阳螺纹端、在邻近所述阳螺纹端的外表面上的凹槽、在所述凹槽上的金属包层、以及与在所述内螺纹端的内表面上的螺纹接合的在所述阳螺纹端的外表面上的螺纹。
2. 根据权利要求1所述的隔水管柱，其特征在于，在所述第一管状件上的凹槽各自具有随距所述内螺纹端的终端的距离而减小的高度和随距所述内螺纹端的终端的距离而增加的宽度。
3. 根据权利要求1所述的隔水管柱，其特征在于，在所述第二管状件上的凹槽各自具有随距所述阳螺纹端的终端的距离而减小的高度和随距所述阳螺纹端的终端的距离而增加的宽度。
4. 根据权利要求1所述的隔水管柱，其特征在于，在所述第一管状件上的凹槽包括梯形，所述梯形带有远离所述内螺纹端的外表面的底端、在所述内螺纹端的外表面处具有大于所述底端的长度的开口、以及从所述开口延伸至所述底端的会聚侧边。
5. 根据权利要求1所述的隔水管柱，其特征在于，所述第二管状件上的凹槽包括梯形，所述梯形带有远离所述阳螺纹端的外表面的底端、在所述阳螺纹端的外表面处具有大于所述底端的长度的开口、以及从所述开口延伸至所述底端的会聚侧边。
6. 根据权利要求1所述的隔水管柱，其特征在于，在所述第一管状件上的相邻凹槽由随距所述内螺纹端的终端的距离而增加的间距隔开。
7. 根据权利要求1所述的隔水管柱，其特征在于，所述第一管状件上的相邻凹槽由随距所述内螺纹端的终端的距离而减小的间距隔开。
8. 一种形成隔水管柱的方法，包括：
a. 在管状件的端部部分上形成凹槽；
b. 将一层金属包层沉积在所述管状件的端部部分上和所述凹槽上；
c. 在管状件的端部的内表面上提供螺纹以形成内螺纹端；
d. 在管状件的端部的外表面上提供螺纹以形成阳螺纹端；以及
e. 将在所述阳螺纹端上的螺纹与在所述内螺纹端上的螺纹接合以限定连接。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括重复步骤(c)–(e)。
10. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述形成所述凹槽的步骤包括形成接近所述管状件的端部的螺旋凹槽，所述凹槽具有三角形横截面。
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