CN116234758A - 螺纹管状端部保护器 - Google Patents

Abstract

一种螺纹保护器，其具有外部套管，该外部套管具有设置在内侧的螺纹，以与设置在管状构件的销端的销螺纹啮合。该螺纹保护器还具有法兰，其设置在外部套管的第一端，以与管状构件的销端啮合，外部套管的内侧的螺纹设置成轴向邻近法兰并径向邻近管状构件的销端的端部。一种保护管状构件的销端的销螺纹的方法。该方法包括将螺纹保护器拧在管状构件的销端的销螺纹上。

Description

螺纹管状端部保护器

相关申请的交叉引用

本申请是于2021年6月28日提交的美国序列号为17/360,641的美国专利申请的部分延续申请，其是对于2020年6月29日提交的美国序列号为63/045,317的美国临时申请的转换，其根据35U.S.C.119(e)要求优先权。在此通过引用将其公开内容明确并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于套管或管道单元的螺纹端的螺纹保护器，该螺纹保护器可以快速地附接到套管或管道单元以及并从套管或管道单元取下。本发明还涉及一种将螺纹保护器连接到套管或管道部件的销端或从套管或管道部件的销端移除螺纹保护器的方法。

背景技术

套管和/或管道具有销端和匣端(box end)。匣端包括内部的螺纹，该螺纹通过放置在管道或套管内自然地受到保护。销端具有在管道或套管的外侧上的螺纹，该螺纹处于暴露状态并且可能会损坏。目前，存在用于管道或套管的销端螺纹的保护装置，但它们需要相当长的时间才能放上管道或套管并从管道或套管中取出。当你将从多个管道或套管单元的销端螺纹上安装或移除典型保护器装置所需的时间倍增时，会导致大量时间。这大量时间直接来自油井或气井的生产时间。

因此，需要为管道或套管的销端的螺纹提供螺纹保护器，该螺纹保护器可以更快地放置在管道或套管的销端上和/或从该销端上移除，但仍保护管道或套管的销端的所有螺纹。

发明内容

本发明涉及螺纹保护器，其具有外部套管，该外部套管具有设置在内侧的螺纹，以与设置在管状构件的销端上的销螺纹啮合。螺纹保护器还具有设置在外部套管的第一端的法兰，以与管状构件的销端啮合，外部套管的内侧的螺纹设置成轴向邻近法兰(flange)且径向邻近管状构件的销端的端部。

本发明还涉及一种保护管状构件的销端的销螺纹的方法。该方法包括将螺纹保护器拧在管状构件的销端的销螺纹上。

附图说明

图1是根据本发明构建的螺纹保护器的剖视图。

图2是根据本发明构建的螺纹保护器的另一实施例的剖视图。

图3A是根据本发明构建的螺纹保护器的又一实施例的剖视图。

图3B是根据本发明构建的螺纹保护器的进一步实施例的剖视图。

图4是根据本发明构建的螺纹保护器的另一实施例的一部分的透视图。

图5是图4所示并根据本发明构建的螺纹保护器的剖视图。

图6是根据本发明构建的螺纹保护器的又一实施例的一部分的透视图。

图7A是根据本发明构建的螺纹保护器的又一实施例的一部分的透视图。

图7B是根据本发明构建的图7A所示的螺纹保护器的实施例的透视图。

图8A是根据本发明构建的螺纹保护器的另一实施例的透视图。

图8B是根据本发明构建的图8A所示的螺纹保护器的实施例的剖视图。

具体实施方式

本发明内容涉及螺纹保护器10，以防护或保护管状构件16的销端14上的螺纹12。管状构件16可以是用于油和气作业的套管或管道。管状构件16还包括与销端14相对的匣端18、内侧20和外侧22。管状构件16的匣端18包括在管状构件16的内侧20的设置在其中的内螺纹24。设置在管状构件16的销端18的外侧22上的螺纹12可以是一定数量的螺纹或沿管状构件16延伸一定长度。

螺纹保护器10包括外部套管26，该外部套管26的尺寸适于围绕管状构件16的外侧22装配，并且其长度至少与设置在管状构件14的销端14上的螺纹12的长度一样长。外部套管26可以有内侧28、外侧30、第一端32和第二端34。外部套管26的内侧28可以包括至少一条螺纹36，以与设置在管状构件16的销端14上的螺纹12啮合。

在本发明的一个实施例中，螺纹保护器10还可以包括法兰38，其从螺纹保护器10的第一端32向内径向定向。法兰38的定位使得管状构件16的销端14能够与法兰38啮合，以保持螺纹保护器10相对于管状构件16的销端14上的螺纹12处于保护位置。在另一实施例中，内部套管40可以从法兰38的内径42沿螺纹保护器10的外部套管26的相同方向延伸。内部套筒40的尺寸设计成延伸回到管状构件16的内部，从而为螺纹保护器10提供额外的结构支撑。在另一实施例中，板44可以附接到外部套管26的第一端32而不是法兰38，以防止在管状构件16不使用时碎屑进入管状构件16内部。

螺纹保护器10的外部套管26的内侧28可以具有任意数量的连续螺纹，使得螺纹保护器10能够迅速地从管状构件16上移除和/或更换。设置在螺纹保护器10的外部套管26的内侧28上的螺纹12定位在靠近螺纹保护器10的法兰38的位置，使得当螺纹保护器10与销端14的螺纹12啮合时，螺纹保护器10的螺纹12仅与位于管状构件16的销端14的端部的螺纹12啮合。如果管状构件16上的有限数量的螺纹被啮合，将螺纹保护器10固定到其上，则从管状构件16上取下螺纹保护器10所花费的时间减少，而当组合用于大量管状构件时，将螺纹保护器10固定到管状构件16所花费的时间将是显著的。

在一个实施例中，螺纹保护器10的外部套管26的内侧28上的螺纹12的数量可以小于10条螺纹。在另一实施例中，螺纹保护器10的外部套管26的内侧28上的螺纹12的数量可以小于8条螺纹。在进一步的实施例中，螺纹保护器10的外部套管26的内侧28上的螺纹12的数量可以小于6条螺纹。在又一实施例中，螺纹保护器10的外部套管26的内侧28上的螺纹12的数量可以小于4条螺纹。在另一实施例中，螺纹保护器10的外部套管26的内侧28上的螺纹12的数量可以小于3条螺纹。在进一步的实施例中，螺纹保护器10的外部套管26的内侧28上的螺纹12的数量可以小于2条螺纹。

管状构件16的销端14上的螺纹12可以沿管状构件16的一定长度延伸。啮合螺纹(从管状构件的销端的端部延伸的被螺纹保护器的螺纹啮合的螺纹)延伸一定比例的在管状构件16的销端14上的所有螺纹12的长度。在一个实施例中，啮合螺纹的长度小于管状构件16的销端14上的所有螺纹12的总长度的约40％。在另一实施例中，啮合螺纹的长度小于管状构件16的销端14上的所有螺纹12的总长度的约30％。在进一步的实施例中，啮合螺纹的长度小于管状构件16的销端14上的所有螺纹12的总长度的约25％。在又一实施例中，啮合螺纹的长度小于管状构件16的销端14上的所有螺纹12的总长度的约20％。在更进一步的实施例中，啮合螺纹的长度小于管状构件16的销端14上的所有螺纹12的总长度的约10％。在另一实施例中，啮合螺纹的长度小于管状构件16的销端14上的所有螺纹12的总长度的约5％。

现在参考图4至6，其中示出的是螺纹保护器10，其具有固定装置46，该固定装置46可以在管状构件16内部从法兰38延伸。固定装置46可以与管状构件16的内部啮合，以保持螺纹保护器10相对于管状构件16的销端14的螺纹12的位置。固定装置46可以具有任何尺寸和形状，使得其将螺纹保护器10保持在管状构件16上的适当位置。在一个实施例中，固定装置46可以包括从中心构件50延伸的多个翼片48。翼片48具有外部部分52，其可与管状构件16的内侧啮合。翼片48在法兰38的相对端部具有终端54。翼片48的终端54处的外部部分52可以呈锥形，使得螺纹保护器10的固定装置46的插入更容易向下延伸到管状构件16中。翼片48的长度、宽度和高度可以改变，使得螺纹保护器10按预期运行。固定装置46还可以具有任意数量的翼片48，使得螺纹保护器10按预期运行。在不同的实施例中，固定装置46可以具有多于两个的翼片48、多于三个的翼片48、多于四个的翼片48或五个或更多个翼片48。

在图6中更详细地示出的另一实施例中，固定装置46可以具有连接到法兰38的第一辐条端58、通过杆构件62与第一辐条端58间隔开的第二辐条端60。第一辐条端58和第二辐条端60啮合管状构件16的内部，以将螺纹保护器10牢固地支承在适当的位置。第一辐条端58可以具有任意所需数量的辐条64，使得螺纹保护器10按预期运行。类似地，第二辐条端60可以具有任意所需数量的辐条66，使得螺纹保护器10按预期运行。辐条66的外表面68的一部分可以是锥形，以便于将固定装置46插入到管状构件16中。固定装置46能够与或不与螺纹保护器10的外部套管26的内侧28上的至少一条螺纹36一起使用。固定装置46的辐条和翼片设计允许目视检查管状构件16的内部并清洁管状构件16的内部。

在又一实施例中，螺纹保护器10可以具有设置在外部套管26的外表面上的靠近外部套管的终端74的脊或唇缘70。脊70允许通过可延伸到管状构件16的带啮合，以助于将螺纹保护器10保持在适当的位置，例如在运输管状构件16往返于工作现场期间或在存储管状构件16时。可以使用的带可以围绕螺纹保护器10和管状构件的整个圆周延伸。脊70主要防止带从螺纹保护器10滑出，而该带防止螺纹保护器10从管状构件16上旋转脱出。

现在参考图7A和图7B，其中示出的是螺纹保护器10的另一实施例，其具有固定装置46，该固定装置46可以在管状构件16内部从法兰38延伸。固定装置46可以与管状构件16的内部啮合，以保持螺纹保护器10相对于管状构件16的销端14的螺纹12的位置。固定装置46可以具有任意尺寸和形状，使得其将螺纹保护器10保持在管状构件16上的适当位置。在一个实施例中，固定装置46可以包括从法兰38延伸的多个弓状指部80。弓状指部80向外朝向螺纹保护器10的外部套管26的内侧28成弓形。

在另一实施例中，弓状指部80可以从可以附接到外部套管26的第一端32的板44延伸。当使用板44时，该板44可以具有弱化(weakened)段82，如果需要暴露管状构件16的内部，其允许移除板44的可移除部件84。弓状指部80的终端86可以具有倾斜部分90，该倾斜部分90远离螺纹保护器10的外部套管26的内侧28向内倾斜。弓状指部80的倾斜部分90允许螺纹保护器10更容易地允许管状构件16的销端14在弓状指部80和外部套管26之间滑动。当固定装置46向下压入到管状构件时，弓状指部80摩擦地啮合管状构件16的内侧28。弓状指部80与管状构件16的内侧28的啮合导致弓状指部80变直，这允许弓状指部80的外侧92的更多表面区域接触管状构件16的内侧28。

在本发明的进一步实施例中，螺纹保护器10可以包括碎屑屏障88，其围绕螺纹保护器10的外部套管26的内侧28设置，以防止碎屑或流体离开管状构件16的销端14上的螺纹12。碎屑屏障88可以设置在外部套管26的内侧28上且靠近终端34或紧邻外部套管26的终端34。当使用螺纹保护器10时，碎屑屏障88从螺纹保护器10的外部套管26的内侧28延伸到管状构件16的外侧22，或者非常靠近外侧22。碎屑屏障88可以由任何防止碎屑在自身和管状构件16之间通过的材料制成。碎屑屏障可以由刚性、柔性或半柔性的聚合物材料制成。

螺纹保护器10还可以包括设置在外部套管26中的开口94，该开口94用于接收固定销96。在一个实施例中，固定销96可以是锥形，以允许较窄的端部穿过开口94被卡住并接触管状构件16，以增加管状构件16上的螺纹保护器10的牢固性。当使用锥形固定销96时，固定销96的尺寸使得当固定销96牢固地靠在管状构件16上时，固定销96牢固地卡在开口94中。在另一实施例中，开口94和固定销96可以是螺纹的，其中固定销96可以拧入并通过开口94并牢固地抵在管状构件16上，以进一步将螺纹保护器10固定到管状构件16上。固定销96可以由足够坚固的材料构成，以啮合管状构件16并有助于将螺纹保护器10固定到管状构件16上。然而，如果固定销96要与管状构件16上的螺纹12啮合，则固定销96可以由比用于构造管状构件16的材料更软的材料构成。用于固定销96的材料的示例包括但不限于聚合物材料(即塑料、橡胶、尼龙等)和软金属。

现在参考图8A和图8B，其中示出的是螺纹保护器10的另一实施例，其具有固定装置46，该固定装置46可以在管状构件16内部从法兰38延伸。在该实施例中，固定装置46可以包括多个弓状指部100，其从法兰38延伸到插入环102。弓状指部100向外朝向螺纹保护器10的外部套管26的内侧28成弓形。在另一实施例中，弓状指部100可以从可以附接到外部套管26的第一端32的板44延伸到插入环102。当使用板44时，该板44可以具有弱化段104，如果需要暴露管状构件16的内部，其允许移除板44的可移除部分106。

插入环102可以具有锥形部分108，其远离螺纹保护器10的外部套管26的内侧28向内弯曲。锥形部分108可以围绕整个插入环102延伸。插入环102的锥形部分108允许螺纹保护器10更容易地允许管状构件16的销端14在插入环102(和弓状指部100)和外部套管26之间滑动。当固定装置46向下压入到管状构件时，弓状指部100摩擦地啮合管状构件16的内侧28。弓状指部100与管状构件16的内侧28的啮合导致弓状指部100变直，这允许弓状指部100的外侧110的外侧110的更多表面区域与管状构件16的内侧20接触。在进一步的实施例中，固定装置46还可以包括存在于法兰38或板44与弓状指部100之间的结构环，从而为固定装置46提供额外的结构支撑。

现在参考图9A和9B，其中示出的是螺纹保护器10的另一实施例，其具有固定装置46，该固定装置46可以从法兰38延伸到管状构件16内部。在该实施例中，固定装置46可以包括多个U形指部112，其具有从法兰38延伸的第一分支114和从基部118延伸的第二分支116，该基部118也从法兰38延伸。当第一分支114从法兰38移动到每个U形指部112的底部120时，每个U形指部112中的第一分支114从管状构件16的内侧20进一步移动。固定装置46的基部118可以具有任何期望的形状，使得为多个U形指部112提供适当的结构支撑。基部118可以向下延伸到管状构件16中，或者基部可以是在法兰38内延伸的板。

管状构件16的销端14可以压入到螺纹保护器10，使得管状构件16的侧壁122最终定位在螺纹保护器10的外部套管26和每个U形指部112之间。每个U形指部112的第一分支114之间的锥形关系产生了以下这样一种情况，即取决于侧壁122的厚度，管状构件16的侧壁122被牢固地楔入每个U形指部112的第一分支114之间。每个指部112的锥形关系和U形在每个U形指部112的底部120和外部套管26的内侧28之间产生更大的距离，从而允许更容易地与管状构件16进行初始啮合。随着管状构件16的销端14压入到与螺纹保护器10的固定装置46啮合，每个U形指部的第一分支114的外表面114被压平，使得外表面124的更多表面区域可以接触管状构件16的内侧20，从而更好地将螺纹保护器10固定到管状构件16上。

现在参考图10A至10C，其中示出的是螺纹保护器10，其具有固定装置46，其可以从法兰38或板44延伸到管状构件16内部。固定装置46可以与管状构件16的内部啮合，以保持螺纹保护器10相对于管状构件14的销端14的螺纹12的位置。在该实施例中，固定装置46可以包括从中心构件132径向延伸的多个翼片130。翼片130具有外部134，其可与管状构件16的内侧啮合。翼片130的长度、宽度和高度可以改变，使得螺纹保护器10按预期运行。固定装置46还可以具有任意数量的翼片130，使得螺纹保护器10按预期运行。在一个实施例中，固定装置46可以具有多个水平136的翼片130，其中每个水平136的翼片130可以具有不同长度的翼片130。每个翼片130还可以具有不同的刚度。位于每个水平136处的翼片130的不同长度提供了与不同尺寸内径的管状构件16的啮合能力。例如，具有更宽内径的较宽管状构件16将与固定装置46的较长翼片130啮合，以将螺纹保护器10固定在管状构件16上。相反地，具有较窄内径的管状构件16将与固定装置46的较短翼片130啮合，以将螺纹保护器10固定在管状构件16上。螺纹保护器10还可以包括柄部138，该柄部138可以以本领域已知的任何方式附接，以助于在管状构件16上放置和移除螺纹保护器10。在一个实施例中，柄部138可以附接到法兰38上。

本发明还涉及一种从管状构件16中移除螺纹保护器10并在各种油和气作业中使用管状构件16的方法。该方法还涉及将螺纹保护器10固定到正在油和气作业中使用的管状构件16上。

从上述描述中可以清楚地看出，本发明非常适合于实现目标和实现此处提及的优点以及在本发明中固有的优点。虽然本文已经描述了本实施例，但可以理解，可以进行许多修改，这些修改将容易地向本领域技术人员暗示，并且这些修改是在本发明和权利要求的精神内完成的。本文公开的任何实施例的任何元件都可以与本文公开的任何其它实施例相结合。

Claims (20)

1.一种螺纹保护器，所述螺纹保护器包括：

外部套管，其用于保护设置在管状构件的销端上的销螺纹；

法兰，其设置在外部套管的第一端，以与管状构件的销端啮合；和

固定装置，其从法兰延伸以摩擦地啮合管状构件的内侧，从而保持螺纹保护器与管状构件的啮合。

2.根据权利要求1所述的螺纹保护器，其中，所述固定装置包括多个弓状指部，所述弓状指部从法兰沿轴向延伸并且位于外部套管内部，其中当螺纹保护器与管状构件啮合时，所述弓状指部能够变直，以允许弓状指部的外侧的更多部分与管状构件的内侧啮合。

3.根据权利要求2所述的螺纹保护器，其中，所述弓状指部包括当你接近弓状指部的终端时倾斜的端部，其中所述终端沿径向向内倾斜，从而允许螺纹保护器更容易与管状构件啮合。

4.根据权利要求2所述的螺纹保护器，其中，所述弓状指部能够具有围绕所述弓状指部的终端设置的插入环。

5.根据权利要求4所述的螺纹保护器，其中，所述插入环能够包括设置在插入环的外边缘的锥形部分，以使与管状构件的啮合更容易。

6.根据权利要求1所述的螺纹保护器，其还包括设置在外部套管中的径向定向开口和固定销，所述固定销能够延伸穿过径向定向开口以啮合管状构件，从而进一步将螺纹保护器固定在管状构件上。

7.根据权利要求1所述的螺纹保护器，其还包括碎屑屏障，所述碎屑屏障围绕外部套管的内侧并且邻近外部套管的终端设置，以防止液体和碎屑损坏管状构件上的销螺纹。

8.根据权利要求1所述的螺纹保护器，其还包括板，所述板能够从法兰径向向内延伸，其中所述板具有弱化段，所述弱化段能够容易地被破坏以移除可移除部件，从而允许接近管状构件内部。

9.根据权利要求1所述的螺纹保护器，其中，所述固定装置还包括多个U形指部，以啮合管状构件的内侧，每个U形指部具有第一分支和第二分支，所述第一分支从法兰延伸到U形指部的底部，所述第二分支从U形指部的底部延伸到由法兰支撑的基部。

10.根据权利要求9所述的螺纹保护器，其中，当所述第一分支从法兰延伸到U形指形件的底部时，每个U形指形件的第一分支远离外部套管的内侧成锥形。

11.根据权利要求1所述的螺纹保护器，其中，所述固定装置还包括多个翼片，所述翼片从中心构件径向向外延伸，以与管状构件的内侧啮合。

12.根据权利要求11所述的螺纹保护器，其中，所述固定装置能够具有多个水平的多个翼片，所述多个翼片由不同长度的翼片组成，以便能够与各种内径尺寸的管状构件啮合。

13.一种保护管状构件的销端的销螺纹的方法，所述方法包括：

将螺纹保护器压在管状构件的销端上，以保护设置在管状构件的销端上的销螺纹，所述螺纹保护器包括：

外部套管，其用于保护设置在管状构件的销端上的销螺纹；

法兰，其设置在外部套管的第一端，以与管状构件的销端啮合；和

固定装置，其从法兰延伸以摩擦地啮合管状构件的内侧，以保持螺纹保护器与管状构件的啮合。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述固定装置包括多个弓状指部，所述弓状指部从法兰沿轴向延伸并且位于外部套管内部，其中当螺纹保护器与管状构件啮合时，弓状指部能够变直，以允许弓状指部的外侧的更多部分与管状构件的内侧啮合。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述弓状指部包括当你接近弓状指部的终端时倾斜的端部，其中所述终端沿径向向内倾斜，从而允许螺纹保护器更容易与管状构件啮合。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述弓状指部能够具有围绕所述弓状指部的终端设置的插入环。

17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述固定装置还包括多个U形指部，以啮合管状构件的内侧，每个U形指部具有第一分支和第二分支，所述第一分支从法兰延伸到U形指部的底部，所述第二分支从U形指部的底部延伸到由法兰支撑的基部。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，当所述第一分支从法兰延伸到U形指形件的底部，每个U形指形件的第一分支远离外部套管的内侧成锥形。

19.根据权利要求13所述的方法，其中所述固定装置还包括多个翼片，所述翼片从中心构件向外径向延伸，以与管状构件的内侧啮合。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述固定装置能够具有多个水平的多个翼片，所述多个翼片由不同长度的翼片组成，以便能够与不同内径尺寸的管状构件啮合。

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