專利名稱：連續油管連接器及其制造方法
技術領域：
本發明涉及連續油管連接器及其制造方法。
背景技術：
連續油管連接器用于把連續油管連接到工具或工作管柱的一端。
在石油鉆探和其他礦井操作中，操作者使用連續油管來在井眼中升、降工具。操作者連接工具/工作管柱到一卷軸連續油管的末端上。通過卷放連續油管，操作者可以把工具/工作管柱插入到礦井中期望的位置。通過收回連續油管，操作者可以從礦井中撤回工具/工作管柱。
在礦井中，連續油管連接器可能承受很大的拉力，壓力和扭矩力。在這些條件下，該連接器不能斷開。
一種熟知的連續油管連接器是所謂的“外卡瓦(external slip)”連接器。
這種類型的連接器采用所謂的“搭接件(wicker)”卡瓦(slip)的設置，其采用楔入動作夾緊該連續油管。拉力的增加會使夾緊力增加。
每個搭接件滑接通過一組齒與該連續油管接合。該連接器的承受能力與該齒“咬”入該連續油管的(程度)有關。
該搭接件滑接被硬化，以保證該齒與連續油管的接合。這限制了外滑接連接器在一定的苛刻環境中的使用。
該搭接件的形式、配合及尺寸決定了該連接器的外徑。
外滑接連接器的制造昂貴而且耗時。此外，制造(偏差)容易影響其性能。
第二種熟知的連續油管連接器是所謂的“外凹窩(external dimple)”連接器。
該類型連接器通過與該油管壁外表面中預先形成的凹窩接合的一連串的平頭螺絲連接到連續油管上。該凹窩利用工具形成。該工具在與連接器上的平頭螺絲對應的位置上設置凹痕。
該連接器的強度受該平頭螺絲的剪切強度的限制。
布設連續油管需要專門的工具。因此，該連接器的準備和連接耗時。
在連接器的區域中，該連續油管的內孔明顯變小。而且，該連接器的外徑決定于該平頭螺絲的形狀和尺寸。
該連接器的制作材料限制了其在特定環境下的應用。
另外一種熟知類型的連續油管連接器是所謂“滾裝(roll-on)”連接器。
該類型連接器包括帶螺紋的部分，其界定了多個預先形成的溝道。該連接器通過螺紋部分連接到該連續油管的內孔上。操作者采用卷動工具通過把該油管卷到預先形成的溝道上來把該連接器固定到該連續油管上。
該設置的缺點是該連接器的內孔小于連續油管的內孔。
而且，該滾裝連接器難于從連續油管上拆卸。
“內卡瓦(internal slip)”連接器是另一種熟知的連續油管連接器。
操作者通過一些錐形卡瓦(slip)來把該種連接器固定到該連續油管的內孔中。
該連接器的內孔明顯小于連續油管的內孔。
另一種熟知的連續油管連接器是所謂的“凹窩(dimple-on)”連接器。
該種連接器通過該連接器的一部分連接到連續油管上，該部分包括在其外表面中的彼此隔開的凹窩。操作者利用卷動工具通過卷動該管進入預先形成的凹窩，來把該連接器固定到該連續油管上。
該連接器的內孔小于連續油管的內孔。
此外，該凹窩連接器有時難于從連續油管上拆卸。
發明內容
根據本發明的第一方面，提供有連續油管連接器，包括第一中空接頭，其包括內凹進部分，和鄰近該接頭第一端的接合部分；至少一個弓形段，每個所述的段界定從其內表面徑向延伸的凸出；和第二中空接頭，其包括鄰近其第一端的接合部分；第一接頭在一段未纏繞的連續油管的外表面上可移動；每個所述的凸出與對應的在連續油管中圓周向延伸的凹槽接合；該第二接頭在連續油管的外表面可移動；并且該第一接頭的接合部分與該第二接頭的接合部分接合，從而在使用中每個所述的弓形段保持在該第一接頭的內部凹槽部分中，由此以保持每個所述的徑向延伸的凸出和該連續油管中圓周向延伸的凹槽接合。
根據本發明的優選實施例，該第二接頭包括內側翼，使用中該內側翼鄰接該連續油管的第一端。
使用中每個弓形段的各自側面優選地鄰接該第二接頭的第一端和該第一接頭的內側翼，從而防止接合后的接頭相對該或每一弓形段的軸向移動。
為了便利，該第一接頭的接合部分界定了螺紋，而該第二接頭的接合部分界定了互補螺紋。
優選該第二接頭包括第二端，該第二端界定了允許工具或工作管柱連接到該連接器上的螺紋部分。
在可選實施例中，該第二接頭包括第二端，該第二端界定了與第一端基本相似的設置，該兩個相似端允許兩連續油管的直線連接。
根據本發明的第二方面，提供有連續油管連接器的制造方法，包括步驟為(a)在一段未纏繞的連續油管的外表面中形成至少一條圓周向延伸的凹槽；(b)定位第一中空接頭，以便可移動地圍繞該連續油管；(c)安放開口環的一個或多個弓形段在該連續油管的外表面上，在此從至少一個弓形段內表面上徑向延伸的凸出與該圓周向延伸的凹槽接合；(d)定位第二中空接頭，以可移動地圍繞連續油管；和(e)把該第一和第二接頭接合在一起，以在其間保持每一弓形段，從而保持該或每一徑向延伸的凸出與該圓周向延伸的凹槽接合，并鎖定該第一和第二接頭，以阻止相對于該連續油管的移動。
在優選的方法實施例中，步驟(e)包括使每一弓形段鄰接該第二接頭的第一端和第一接頭界定的內部側翼，從而防止該接合的接頭相對于該或每一弓形段的移動。
為了便利，步驟(d)包括使第二接頭界定的內部側翼鄰接連續油管的第一端。
本發明的一個優點是，提供了只需要使用易于得到的工具即可制造的連續油管連接器，因此使用快捷簡單。
本發明的另一優點是，提供了適于連續油管強度而且支撐能力不依賴于齒的接合的連續油管連接器。
本發明的另一優點是，提供了可以由適于特殊環境(如井底)的材料制造的而且造價不昂貴的連續油管連接器。
本發明的另一優點是，提供了可重復使用的連續油管連接器。
本發明的另一優點是，提供了連續油管連接器的簡單，快捷的制作方法。
圖1為熟知的卷軸未纏繞的一段連續油管的局部截面透視圖；圖2為展示根據本發明第一實施例的第一接頭設置在圖1所示的連續油管上的局部截面透視圖；圖3為根據本發明第一實施例的開口環的透視圖；圖4為圖2的設置包括根據本發明第一實施例的開口環排列的局部截面透視圖；圖5為根據本發明第一實施例的該第一接頭、該開口環和第二接頭并且包括圖1中所示的該連續油管的局部截面透視圖；圖6為根據本發明第一實施例的連續油管連接器的局部截面側視圖；具體實施方式
參照圖1，一種熟知的用于石油和天然氣礦井的中空連續油管用參考標號10標示。該連續油管10典型的由碳素鋼、防腐合金或鈦形成；并且包括在其外表面中鄰近第一端12的圓周向延伸的凹槽11。在優選實施例中，該凹槽11圍繞該連續油管10的整個圓周延伸。在其它的實施例(圖中未示出)中，也可能有一條或多條凹槽11僅部分圍繞該管圓周延伸。
參照圖2至6，連續油管連接器的優選實施例均用參考標號50(圖6)標示。
該連接器50包括可在連續油管10外表面滑動的第一接頭20。該第一接頭20包括內部凹槽部分21(圖2)和在其上第一端26的接合部分22。
該連接器50還包括兩個弓形段31、32。圖3示出了優選實施例，其中該兩個弓形段31、32界定了開口環30。每個該弓形段31、32包括從其內表面徑向延伸的凸出33。
每個凸出33都與連續油管10中的圓周向延伸凹槽11接合(圖4)。
可以使用更多或更少的段。而且，不是所有段都要包括徑向延伸的凸出。
該連接器50也包括在該連續油管10外表面上可滑動的第一接頭40(圖5)。該第二接頭40包括鄰近其第一端42的接合部分41。
該第一接頭20的接合部分22與該第二接頭40的接合部分41可接合。把第一接頭20和第二接頭40接合在一起(圖6)，使得兩弓形段31、32保持在第一接頭20的內部凹槽部分21中。進而保持徑向延伸的凸出33與連續油管10的圓周向延伸的凹槽11接合。
第一接頭20和第二接頭40中每個的接合部分22，41界定了螺紋24、43。該第二接頭40的螺紋43與第一接頭20的螺紋24互補。這允許該第一和第二接頭20、40牢固地接合在一起。這還便于該連接器50從連續油管10上拆卸，從而允許連接器50的重復使用。
這樣該連接器50固緊到該連續油管10上。
該第二接頭40包括內側翼43(圖5)。使用中側翼44鄰接連續油管10的第一端12。這允許該連續油管10的該端12在鉆入井眼時承受該第二接頭40上的軸向負載。這從開口環30和凹槽11上移走了軸向負載，從而延長連續油管連接器50的使用壽命。
該弓形段31、32的各自邊緣34、36鄰接該第二接頭40的第一端42和該第一接頭20的內側翼23。這防止了接合后的接頭20、40相對該弓形段31、32的軸向移動。這種設置還有助于延長連接器50的使用壽命。
該第二接頭40的第二端46界定了螺紋部分47(圖6)。該部分47允許工具/工作管柱連接到該連接器50上。
作為選擇，該第二接頭40的第二端46界定了與第二接頭40的第一端基本相似的設置(圖中未示出)。該兩個相似端允許兩段連續油管的直線連接。
圖6中該連續油管連接器50的優選制作方法包括以下步驟在一段未纏繞的連續油管10的外表面上形成圓周向延伸的凹槽11；將第一接頭20通過第一端12滑動到該連續油管10上(如圖2所示)；安放兩弓形段31、32，其在該連續油管10的外表面上界定了開口環30，在此從每個弓形段31、32的內表面徑向延伸的凸出33與該圓周向延伸的凹槽11接合(如圖4所示)；將第二接頭40通過第一端12滑動到該連續油管10上(如圖2所示)，以保證由第二接頭40界定的內側翼44鄰接該連續油管10的第一端12；并且將該第一和第二接頭接合在一起，以在其間保持兩個弓形段，從而保持每個徑向延伸的凸出33與該圓周向延伸的凹槽11接合。
操作者可以使用改進的連續油管刀具來形成該圓周向延伸凹槽11。該刀具的改進包括用輪子替換該切割刀刃，其中該輪子具有與要求的凹槽形狀相對應的截面。
優選的方法還包括使得該兩弓形段鄰接對應于該第二接頭40的第一端42和由第一接頭20界定的內部側翼23。這防止了接合后的接頭20、40相對該兩弓形段31、32的軸向移動。
權利要求
1.一種連續油管連接器，包括第一中空接頭，其包括內凹部分和鄰近該接頭第一端的接合部分；至少一個弓形段，每個所述段界定從其內表面徑向延伸的凸出；第二中空接頭，包括鄰近其第一端的接合部分；該第一接頭在一段未纏繞的連續油管外表面上可移動；每個所述凸出可接合在該連續油管中對應的圓周向延伸的凹槽；該第二接頭在該連續油管的所述外表面上可移動；和該第一接頭的該接合部分可接合該第二接頭的該接合部分，以在使用中使每個所述的弓形段保持在該第一接頭的該內凹部分中，以由此保持每個所述徑向延伸的凸出和在該連續油管中的該圓周向延伸的凹槽接合。
2.根據權利要求1所述的連續油管連接器，其中該第二接頭包括內側翼，使用中該內側翼鄰接該連續油管的第一端。
3.根據權利要求1所述的連續油管連接器，其中每個所述弓形段的每側在使用中都鄰接該第二接頭的該第一端和該第一接頭的內側翼，從而防止該如此接合的接頭相對于每個所述弓形段的軸向移動。
4.根據權利要求1所述的連續油管連接器，其中，該第一接頭的該接合部分界定螺紋，并且該第二接頭的該接合部分界定互補螺紋。
5.根據權利要求1所述的連續油管連接器，其中，該第二接頭包括第二端，該第二端界定了螺紋部分，其允許工具或工作管柱與該連續油管連接器的該連接。
6.根據權利要求1所述的連續油管連接器，其中，該第二接頭包括第二端，該第二端界定基本相似于該第一端的設置，該兩個相似端允許該兩段連續油管的該直線連接。
7.一種制造連續油管連接器的方法，包括步驟(a)在一段未纏繞的連續油管外表面中形成至少一條圓周向延伸的凹槽；(b)定位第一中空接頭，以可移動地圍繞該連續油管；(c)在該連續油管的外表面上安放開口環的一個或多個弓形段，以使從至少一個所述弓形段內表面上徑向延伸的凸出與該圓周向延伸的凹槽接合；(d)定位第二中空接頭，以可移動地圍繞該連續油管；和(e)把該第一和第二接頭結合在一起，以在其間保持該或每個弓形段，從而保持該或每個徑向延伸的凸出與該圓周向延伸的凹槽接合，并鎖定該第一和第二接頭，以阻止相對于該連續油管的移動。
8.根據權利要求7所述的方法，其中步驟(e)包括使得該或每個弓形段鄰接該第二接頭的第一端和由該第一接頭界定的內側翼，從而防止該接合的接頭相對該或每個弓形段的軸向移動。
9.根據權利要求7所述的方法，其中步驟(d)包括使得由該第二接頭界定的內側翼鄰接該連續油管的該第一端。
全文摘要
在石油鉆探和其他礦井操作領域中，存在對使用快捷簡單的連續油管連接器的需求。還存在對可反復使用的連續油管的需求。連續油管連接器(50)包括第一接頭(20)；至少一個弓形段(31、32)和第二接頭(40)。該第一接頭(20)可在一段未纏繞的連續油管(10)外表面滑動；還包括內凹進部分(33)和鄰接第一端(26)的接合部分(22)。至少一個弓形段(31、32)界定了從其內表面徑向延伸的凸出(33)。該或每個凸出(33)與該連續油管(10)中對應的圓周向延伸的凹槽(11)接合。該第二接頭(40)可在該連續油管(10)外表面上滑動；并且包括鄰接第一端(42)的接合部分(41)。該第一接頭(20)的接合部分(22)是該第二接頭(40)的可接合部分(41)，由此在使用中該或每個弓形段(31、32)保持在該第一接頭(20)的內凹部分(21)中，以保持該或每個徑向延伸的凸出(33)和圓周向延伸的凹槽(11)接合。
文檔編號E21B17/20GK1918360SQ200480041091
公開日2007年2月21日 申請日期2004年12月1日 優先權日2003年12月2日
發明者羅伯特·帕克 申請人:瓦爾科I/P股份有限公司