用于盒和銷連接的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于盒和銷連接的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
本申請請求享有2012年10月12日提交的共同未決的美國臨時(shí)申請序列第61/713，313號和2013年8月I日提交的美國專利申請序列第13/956，563號的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部公開內(nèi)容由此出于所有目的通過引用并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明大體上涉及油氣井的生產(chǎn)，并且具體地涉及用于保持管件之間的螺紋連接的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]油氣井典型地包括管柱，其連同鉆探、收納和生產(chǎn)操作延伸到井中。柱在它們插入到井中時(shí)通過使用連接器連結(jié)分離的管節(jié)段來構(gòu)成。管連接器通常包括陽部分，其具有連接于管節(jié)段的一個(gè)端部，以及具有陽螺紋的相對端部，其稱為銷。連接器還包括陰部分，其具有至另一個(gè)管節(jié)段的端部，以及帶陰螺紋的相對端部，其通常稱為盒。因此，將盒擰入銷中將管節(jié)段聯(lián)接在一起。一旦管節(jié)段連結(jié)，則陽連接器和陰連接器之間的相對旋轉(zhuǎn)限制成確保它們保持固定地附接。鎖定系統(tǒng)有時(shí)用于限制陽連接器和陰連接器之間的周向移動(dòng)。
[0004]一些已知的鎖定系統(tǒng)包括鍵，該鍵插入到銷和盒中的對應(yīng)凹槽中，其在銷和盒螺接在一起時(shí)對準(zhǔn)。然而，由于適當(dāng)密封需要完全扭轉(zhuǎn)管連接器，故制造公差和負(fù)載變化不利地影響相鄰連接器的方位角對準(zhǔn)的可重復(fù)性。此外，一些螺紋連接器具有小總體壁厚(例如，海底鉆管和殼)，從而需要低輪廓的鍵。此外，空間限制阻止了使用需要大裝置來驅(qū)動(dòng)鎖定銷或鍵就位的一些鍵。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本文公開了一種用于防止螺紋管件的斷開的系統(tǒng)和方法。在實(shí)例中，提供了用于保持第一管件與第二管件之間的螺紋連接的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其包括在第二管件附近的第一管件的一側(cè)中的凹口，以及安裝在凹口中的大體上平面的鍵。在該實(shí)例中，鍵能夠響應(yīng)于第一管件與第二管件之間沿?cái)嚅_方向的相對旋轉(zhuǎn)來在解鎖位置與鎖定裝置之間旋轉(zhuǎn)。鍵具有非圓形周邊，以及在鍵處于鎖定位置時(shí)和在鍵處于解鎖位置時(shí)與第二管件的徑向表面接觸的周邊的一部分上的外緣。鍵還包括周邊的一部分上的側(cè)緣，其在鍵處于鎖定位置時(shí)與凹口中的側(cè)壁過盈接觸。因此，當(dāng)?shù)谝还芗偷诙芗財(cái)嚅_方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，從側(cè)壁到側(cè)緣的阻力傳遞至第二管件來旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接第一管件和第二管件。第一管件可為銷，而第二管件可為盒，或反之亦然?？砂ňo固件，其插入穿過鍵中的開孔，用于將鍵旋轉(zhuǎn)地釘于第一管件。在該實(shí)例中，加載元件選擇性地插入鍵附近，用于將鍵設(shè)置到與第二管件的接合定向。加載件附近的鍵的內(nèi)側(cè)緣可包括輪廓，其從周邊向外成角，離第一管件的外半徑一距離，并且在加載元件插入鍵附近時(shí)與加載元件過盈接觸，并且將鍵旋轉(zhuǎn)到外緣與第二管件的徑向表面接觸的定向?？蛇x的是，加載元件插入到開孔中，該開孔切向地形成穿過第一管件的側(cè)壁。在實(shí)例中，外緣包括齒，其從鍵向外突出，并且咬入到第二管件的徑向表面中，并且將斷開力傳遞至第二管件。鍵可具有凸輪狀外周。在一個(gè)實(shí)施例中，鍵具有偏離鍵的中部的開孔，具有橫穿開孔延伸的大體上長形的本體，其中外緣在本體的下緣上，并且其中齒形成在下緣上用于接合徑向表面。當(dāng)鍵處于解鎖位置時(shí)，側(cè)緣可與側(cè)壁隔開。在備選實(shí)施例中，側(cè)緣和側(cè)壁在輪廓上互補(bǔ)，并且在鍵處于解鎖位置時(shí)和在鍵處于鎖定位置時(shí)接觸。
[0006]本文還包括一種保持第一管件與第二管件之間的螺紋連接的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括提供具有帶可變半徑的周邊的大體上平面的鍵、將鍵釘在沿第二管件附近的第一管件的圓周的一部分形成的凹口中。在該實(shí)例中，鍵能夠圍繞相對于第一管件大體上徑向的軸線旋轉(zhuǎn)。該方法還包括設(shè)置鍵，以使鍵的外緣與第二管件的徑向表面接觸，并且以使當(dāng)?shù)谝还芗虻诙芗械囊粋€(gè)沿?cái)嚅_方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，鍵的外緣與第二管件的徑向表面之間的接觸生成力，該力阻止第一管件與第二管件的進(jìn)一步斷開。鍵的側(cè)緣可旋轉(zhuǎn)成與凹口的側(cè)壁過盈接觸，以生成阻力。在一個(gè)實(shí)例中，第一管件為銷，而第二管件為盒。設(shè)置鍵的步驟可包括將加載元件在鍵附近插入在凹口中，其與鍵過盈，并且使鍵旋轉(zhuǎn)成與徑向表面接觸。可選的是，設(shè)置鍵涉及將加載元件插入在槽口中，該槽口沿切向形成在第一管件上，并且與鍵過盈來使鍵旋轉(zhuǎn)成與徑向表面接觸。在備選方案中，阻力將張力施加在鍵中。
[0007]本文還公開了一種用于固持第一管件與第二管件之間的螺紋連接的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其包括大體上平面的鍵，其具有帶變化半徑的周邊，并且能夠選擇性地旋轉(zhuǎn)到設(shè)置位置和鎖定構(gòu)造。緊固件沿大體上為第一管件的徑向的方向延伸，并且用于將鍵釘在形成在第一管件的外表面上的凹口中。外緣設(shè)在鍵的周邊的一部分上，其在鍵處于設(shè)置位置時(shí)被迫與第二管件的徑向表面接觸，并且以使當(dāng)?shù)谝还芗偷诙芗械闹辽僖粋€(gè)沿?cái)嚅_方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，外緣與第二管件之間的接觸使鍵旋轉(zhuǎn)到鎖定構(gòu)造，其生成反對第一管件和第二管件的斷開的力。在一個(gè)實(shí)例中，周邊的一部分具有橢圓形。還可包括用于將鍵旋轉(zhuǎn)到設(shè)置位置的加載元件。
【附圖說明】
[0008]已經(jīng)敘述了本發(fā)明的特征和益處中的一些，其它的將在連同附圖進(jìn)行描述時(shí)變得顯而易見，在該附圖中:
圖1為用于管狀連接器且根據(jù)本發(fā)明的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的透視圖。
[0009]圖2A和2B為來自圖1的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)且根據(jù)本發(fā)明的鍵的相應(yīng)的前部和后部的透視圖。
[0010]圖3A和3B為用于收納圖1的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)且根據(jù)本發(fā)明的管狀連接器中的凹口的備選實(shí)施例的透視圖。
[0011]圖4和5為根據(jù)本發(fā)明的組裝圖1的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的實(shí)例的側(cè)視透視圖。
[0012]圖6為根據(jù)本發(fā)明的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的備選實(shí)例的側(cè)視立面圖。
[0013]圖7A為根據(jù)本發(fā)明的固持銷和盒連接的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的備選實(shí)例的側(cè)視透視圖。
[0014]圖7B為根據(jù)本發(fā)明的組裝圖7A的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的實(shí)例的側(cè)視透視圖。
[0015]圖8A和8B為根據(jù)本發(fā)明的接合圖7A的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0016]圖9A和9B分別為根據(jù)本發(fā)明的圖7A的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的鍵的實(shí)例的正視和后視透視圖。
[0017]圖10為根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造成收納圖7A的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的凹口的實(shí)例的透視圖。
[0018]圖1lA為根據(jù)本發(fā)明的組裝防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的備選實(shí)施例的實(shí)例的側(cè)視透視圖。
[0019]圖1lB和IlC為根據(jù)本發(fā)明的接合圖1lA的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0020]圖12A和12B分別為根據(jù)本發(fā)明的圖1lA的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的鍵的實(shí)例的正視和后視透視圖。
[0021]圖13為根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造成收納圖1lA的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的凹口的實(shí)例的透視圖。
[0022]圖14A為根據(jù)本發(fā)明的固持銷和盒連接的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的備選實(shí)例的側(cè)視透視圖。
[0023]圖14B和14C為根據(jù)本發(fā)明的接合圖14A的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0024]圖15為根據(jù)本發(fā)明的圖14A的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的鍵的實(shí)例的透視圖。
[0025]圖16為根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造成收納圖14A的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的凹口的實(shí)例的透視圖。
[0026]圖17A為根據(jù)本發(fā)明的組裝防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的備選實(shí)施例的實(shí)例的側(cè)視透視圖。
[0027]圖17B和17C為根據(jù)本發(fā)明的接合圖17A的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0028]圖18A為根據(jù)本發(fā)明的組裝防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的備選實(shí)施例的實(shí)例的側(cè)視透視圖。
[0029]圖18B為根據(jù)本發(fā)明的接合圖18A的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0030]盡管將結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例描述本發(fā)明，但將理解的是，不意圖將本發(fā)明限于該實(shí)施例。相反，意圖是覆蓋可包括在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有備選方案、改型和等同方案。
【具體實(shí)施方式】
[0031]現(xiàn)在將參照示出實(shí)施例的附圖在下文中更完整地描述本公開內(nèi)容的方法和系統(tǒng)。本公開內(nèi)容的方法和系統(tǒng)可呈許多不同形式，并且不應(yīng)當(dāng)看作是限于本文闡述的所示實(shí)施例；相反，這些實(shí)施例提供成以使本公開內(nèi)容將