專(zhuān)利名稱(chēng)：盤(pán)管連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用來(lái)連接盤(pán)管各段的裝置，特別是，涉及用來(lái)連接復(fù)合彎管的各節(jié)段。本發(fā)明的另一個(gè)特征是提供具有足夠強(qiáng)度的機(jī)械連接，以使拉力、壓力和扭矩能夠從管子的一段通過(guò)連接器傳遞到另一段。進(jìn)一步，管子各段之間的連接具有密封性，以便將在管道中傳送的流體和在管道與連接器外的流體分開(kāi)。連接器也允許在管子一段中的流體流過(guò)連接器進(jìn)入后續(xù)段的管子中。本發(fā)明的連接器也提供允許管子各段相互連接而不妨礙管子各段的任何轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。除此之外，本發(fā)明也涉及允許從電線連接處進(jìn)行電路連接的連接器，或者嵌入每個(gè)多導(dǎo)線管子副之中的其它種類(lèi)的信號(hào)線相互連接的連接器。電路連接提供密封和絕緣特性，能夠?qū)€與線和線與流體進(jìn)行絕緣。
背景技術(shù)：
當(dāng)前石油領(lǐng)域工業(yè)中使用的盤(pán)管，通常包括具有相對(duì)較薄壁厚的小直徑圓柱管，由金屬或者復(fù)合材料制成。盤(pán)管在典型情況下具有很大的柔性，重量較傳統(tǒng)鉆桿為輕。盤(pán)管的這些特性使其能夠使用在多種油井操作之中。例如，盤(pán)管通常用來(lái)將氣體或者其它流體噴入井身之中、膨脹或者激發(fā)油井橋堵和隔離物、將測(cè)井儀送入井孔、在井孔中執(zhí)行修補(bǔ)粘接和清理操作，并且將鉆井工具送入或者取出井孔。盤(pán)管的柔軟、輕質(zhì)使其特別適用于進(jìn)行斜鉆孔。
典型地，盤(pán)管通過(guò)井口控制裝置進(jìn)入油井或者天然氣井。傳統(tǒng)的盤(pán)管操縱裝置包括卷軸裝置、S形彎管以及管子噴射頭。卷軸裝置包括一個(gè)用來(lái)存放盤(pán)管的旋轉(zhuǎn)卷軸；一個(gè)用于支撐卷軸的支架；一個(gè)電機(jī)；和一個(gè)旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸器。在操作過(guò)程中，管子噴射頭拖動(dòng)存放在卷軸上的彎管，將盤(pán)管射入井身中。驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)卷軸放出盤(pán)管，S形彎管引導(dǎo)盤(pán)管進(jìn)入噴射頭。旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸器在卷軸裝置和油泵流體線之間提供接口。在操作中流體通常通過(guò)盤(pán)管抽出。盤(pán)管的這種配置和設(shè)備在本工藝中為人所熟知。
盡管盤(pán)管操縱系統(tǒng)以前的工藝能夠滿足用金屬例如鋼制成的盤(pán)管，這些系統(tǒng)不能用于相對(duì)較長(zhǎng)的跨度或者鉆井線的長(zhǎng)度，而使用復(fù)合材料制成的盤(pán)管是可以使用的。由于復(fù)合盤(pán)管大大輕于鋼質(zhì)盤(pán)管，因此在這種延伸跨度中使用復(fù)合盤(pán)管線是可能的。實(shí)際上，復(fù)合盤(pán)管能夠加工成可以浮在鉆井泥漿中間。使用復(fù)合盤(pán)管能夠有效地浮在鉆井泥漿上，向下鉆進(jìn)的工具，例如牽引車(chē)，只需克服摩擦力就能將復(fù)合盤(pán)管拖出井孔。復(fù)合盤(pán)管的這種特性大幅增加了復(fù)合盤(pán)管操作范圍。因此，復(fù)合盤(pán)管可能很好地完成20000英尺或者更深的鉆進(jìn)深度，用其它方法很難達(dá)到這樣的深度。
再者，復(fù)合盤(pán)管對(duì)由彎曲作用造成的疲勞損傷具有很高的耐久性，損傷的方式是使用鋼盤(pán)管需經(jīng)常關(guān)注的一件事。在新制造的盤(pán)管進(jìn)入井孔之前，至少可能出現(xiàn)三種彎曲作用當(dāng)盤(pán)管第一次從卷軸上退繞出來(lái)時(shí)使其變直；當(dāng)通過(guò)S形彎管輸送時(shí)將其再度彎曲；進(jìn)入噴射頭時(shí)再次變直。這種彎曲作用的積累能夠嚴(yán)重?fù)p傷鋼盤(pán)管的整體性，給操作人員和設(shè)備帶來(lái)威脅。因此，鋼盤(pán)管通常僅僅在井孔中使用一次就不再使用。然而，復(fù)合盤(pán)管很大程度上不受這種彎曲作用的影響，因而可以保持較長(zhǎng)的使用時(shí)間。
因此，使用復(fù)合盤(pán)管的系統(tǒng)能夠安全而有效地用在鉆井和勘探比以前使用傳統(tǒng)鉆井系統(tǒng)可能完成的更深更長(zhǎng)的油井。再者，已開(kāi)發(fā)但是沒(méi)有產(chǎn)出的油井有可能重新投入使用，以提高碳?xì)鋸?fù)合的回收利用。因此，復(fù)合盤(pán)管系統(tǒng)能夠允許在過(guò)去無(wú)法完成的鉆井操作實(shí)現(xiàn)，從而進(jìn)一步擴(kuò)大對(duì)化石燃料的回收利用。
然而，如果不能在長(zhǎng)度延伸了的復(fù)合盤(pán)管中有效而節(jié)省成本地使用操縱系統(tǒng)，這種引人注目的提高是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。在先工藝的盤(pán)管操縱系統(tǒng)不能很好地適應(yīng)數(shù)千米盤(pán)管?chē)娚溥M(jìn)入井孔后卷軸的變化。因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程的效率低，所以需要盤(pán)管操縱系統(tǒng)能夠更加有效地改變盤(pán)管的連續(xù)卷軸。
復(fù)合盤(pán)管具有超越均質(zhì)金屬的性能限制的潛力，因此能夠提高管子的使用壽命和操作系數(shù)。通常復(fù)合盤(pán)管是由非金屬材料制成的連續(xù)管子，具有高的整體強(qiáng)度和耐磨性。這種管子能夠被加工成具有獨(dú)特的性能，這些性能能夠最好地適應(yīng)沖擊和碰撞產(chǎn)生的壓力、拖拉和擠壓載荷，以及由彎曲引起的大應(yīng)變。這種使用性能擴(kuò)大了性能參數(shù)，超過(guò)鋼或者其它均質(zhì)材料管的物理限制。除此之外，復(fù)合盤(pán)管中所使用的纖維和樹(shù)脂結(jié)構(gòu)使得管子能夠抵抗腐蝕和用于對(duì)石油和天然氣井進(jìn)行處理的化學(xué)品。
高性能的復(fù)合結(jié)構(gòu)通常組成片狀層中的一種結(jié)構(gòu)，在各層中纖維按照特殊的方向排列。這些纖維一般通過(guò)周?chē)幕w材料按照優(yōu)選的取向固定?；w材料通常比纖維薄弱許多，其作用是向纖維傳遞載荷。纖維具有應(yīng)用于建造復(fù)合管的巨大潛力，包括玻璃、碳和芳族聚酰胺。環(huán)氧或者熱塑樹(shù)脂是基體材料良好的選用材料。
目前實(shí)際中盤(pán)管通常與底部鉆具組合裝置一起使用，連接在管線的末端。底部鉆具組合裝置包括多種鉆進(jìn)工具和設(shè)備，包括傳感器、定向裝置、電機(jī)、液壓油缸和轉(zhuǎn)向工具。如果管子要支撐底部鉆具組合裝置鉆進(jìn)，底部鉆具組合將包括鉆頭和其它鉆進(jìn)工具。傳感器和其它類(lèi)型的監(jiān)測(cè)裝置可能位于鉆頭的上方。與盤(pán)管線一起使用不同種設(shè)備的后果是需要一些裝置來(lái)從管線的一端到另一端傳送電力和信號(hào)。這樣來(lái)自地面控制/操作點(diǎn)的電力和信號(hào)才能被送到在管線另一端的底部鉆具組合裝置，同樣底部鉆具組合裝置的信號(hào)能被傳送到地面。因此復(fù)合盤(pán)管可以被制成具有嵌在管子壁內(nèi)的導(dǎo)線。導(dǎo)線可以是電線、光纜或者其它形式的允許能量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娎|。在盤(pán)管中的電導(dǎo)線能夠連接在管線一端的底部鉆具組合裝置上；在管線的另一端，導(dǎo)線連接在儀表、測(cè)量?jī)x器、控制設(shè)備、計(jì)算機(jī)、以及其它同類(lèi)設(shè)備上。
然而，通過(guò)復(fù)合盤(pán)管傳送信號(hào)確實(shí)會(huì)帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題。對(duì)于特殊的鉆井操作，當(dāng)兩個(gè)或者更多的管段必須連接在一起以提供足夠的整體長(zhǎng)度時(shí)，必須提供一個(gè)連接器以便在盤(pán)管段的連接處傳遞能量和數(shù)據(jù)。這個(gè)連接器必須首先在兩段電線之間提供穩(wěn)定的通電接觸，這樣才能得到不中斷的信號(hào)，甚至在鉆井操作中出現(xiàn)搖晃或者阻塞的情況下也是如此。另外連接器必須能夠保證絕緣。連接的導(dǎo)線必須不僅與流體或者其它井下環(huán)境的周?chē)镔|(zhì)絕緣，而且連接的導(dǎo)線還要與復(fù)合管中的其它導(dǎo)線恰當(dāng)?shù)亟^緣。井下環(huán)境中的材料可能會(huì)被高度腐蝕，從而破壞電力導(dǎo)線。現(xiàn)有連接復(fù)合盤(pán)管的方法的一個(gè)常見(jiàn)的缺陷就是不足以滿足穩(wěn)定性，也不能很好地對(duì)管子連接處的電力導(dǎo)線的連接進(jìn)行絕緣。
盡管已有前面描述的在先工藝，對(duì)于盤(pán)管連接器還有一個(gè)需要就是將堅(jiān)固的機(jī)械連接與盤(pán)管內(nèi)流體和外圍環(huán)境的密封兩個(gè)特性結(jié)合起來(lái)，同時(shí)提供穩(wěn)定的電力接觸。這些以及其它特性和優(yōu)點(diǎn)能夠在本發(fā)明中找到。
發(fā)明概述通過(guò)提供一種連接器，本發(fā)明克服了上述在先工藝的不足，這種連接器包括接合在一起將盤(pán)管連接起來(lái)的陰陽(yáng)套管。在陽(yáng)套管上的旋轉(zhuǎn)環(huán)包含螺紋，與陰套管上的對(duì)應(yīng)螺紋連接。陽(yáng)套管上的花鍵與陰套管上對(duì)應(yīng)的凹槽對(duì)齊。陽(yáng)套管和陰套管通過(guò)夾鉗或者螺紋連接。分別連接在盤(pán)管的兩端。
本發(fā)明連接器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠提供復(fù)合盤(pán)管連續(xù)段之間的穩(wěn)定連接。這樣壓力、拉力和力矩可以沿著復(fù)合鉆進(jìn)線傳遞。
本發(fā)明連接器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供流體密封將流經(jīng)盤(pán)管內(nèi)部的流體與盤(pán)管外部的物質(zhì)分開(kāi)。連接器還允許流體不中斷地從管子的一段流到連續(xù)的另一段。
復(fù)合盤(pán)管可以不具有精確的圓形橫截面。實(shí)時(shí)上由于盤(pán)管柔軟而允許其彎曲成非圓形的橫截面。本發(fā)明的連接器確保盤(pán)管能夠穩(wěn)定地連接并進(jìn)行密封，盡管管子易于變成非圓形。連接器通過(guò)提供液壓密封而具有這個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是連接器在裝配時(shí)不損壞每段盤(pán)管的旋轉(zhuǎn)力。
本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是為盤(pán)管各段連接處的電力導(dǎo)線配合對(duì)提供穩(wěn)固且受到良好保護(hù)的接觸。這種接觸通過(guò)配合的環(huán)形接觸實(shí)現(xiàn)。連接陽(yáng)端的接觸環(huán)，在其配合表面下面有一個(gè)彈簧。因此當(dāng)陽(yáng)接觸環(huán)與陰接觸環(huán)配合在一起時(shí)，彈簧使其接觸緊密。
電力接觸的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)連接器的絕緣性能而獲得的，這種性能使其與周?chē)颅h(huán)境絕緣，并使相鄰的電信號(hào)與附近的導(dǎo)線絕緣。
導(dǎo)線的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在連接器的子結(jié)構(gòu)中的許多部件對(duì)于連接器的陰陽(yáng)部件都是相同的。因此，無(wú)需另外的設(shè)計(jì)、繪圖或備件。相同的部件可以用來(lái)裝配陰陽(yáng)套管。
因此，本發(fā)明包括多種特性和優(yōu)點(diǎn)的結(jié)合，使其能夠克服以前盤(pán)管連接器工藝的多種問(wèn)題。本領(lǐng)域技術(shù)人員參照附圖閱讀了下文中本發(fā)明優(yōu)選結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述后，將很容易明白上述的各種特性和特征、目的以及優(yōu)點(diǎn)。
附圖簡(jiǎn)述為了更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，下面將參考作為說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖，其中

圖1是連接復(fù)合盤(pán)管兩段的連接器的橫截面視圖；圖2是連接器陽(yáng)套管的橫截面視圖；圖3是連接器陰套管的橫截面視圖；圖4是連接器夾持子結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖5是連接器陰套管端部件的橫截面視圖；圖6是連接器陽(yáng)套管端部件的橫截面視圖；圖7是分開(kāi)的環(huán)楔的橫截面視圖。
優(yōu)選實(shí)施例本發(fā)明可以有不同的實(shí)施形式。這里將對(duì)附圖所示結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述，對(duì)于本發(fā)明的特定實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解本文公開(kāi)的內(nèi)容只作為本發(fā)明原理的一個(gè)例子，而不應(yīng)當(dāng)將本發(fā)明限制為這里所圖示和描述的內(nèi)容。
本發(fā)明的盤(pán)管連接器包括接合在一起以形成盤(pán)管連接的陽(yáng)套管和陰套管。在陽(yáng)套管上的旋轉(zhuǎn)環(huán)包含螺紋，與陰套管上的對(duì)應(yīng)螺紋連接。陽(yáng)套管上的花鍵與陰套管上對(duì)應(yīng)的凹槽對(duì)齊。陽(yáng)套管和陰套管分別通過(guò)夾鉗或者螺紋連接在盤(pán)管的端部。在陰陽(yáng)套管內(nèi)的流道或者管道也允許電力導(dǎo)線嵌入每段盤(pán)管中以傳遞到環(huán)接觸器。當(dāng)套管相互連接以便電能或者信號(hào)從盤(pán)管的一段傳遞到另一段時(shí)，陰陽(yáng)套管上的環(huán)接觸器也相互對(duì)齊。
首先參照?qǐng)D1，圖中顯示用來(lái)連接復(fù)合盤(pán)管相鄰的兩段12、14的連接器10的優(yōu)選實(shí)施例。連接器10包括陽(yáng)套管20和陰套管40。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，陽(yáng)套管20通常為中空?qǐng)A柱形。在圖2中從左向右，顯示了陽(yáng)套管的幾處特征?；ㄦI28加工或者固定在陽(yáng)套管的外邊緣上。內(nèi)部電接觸器50也位于陽(yáng)套管20上。內(nèi)部電接觸器50通常為圓柱形，包括兩個(gè)電接觸器或者環(huán)51和刮油密封環(huán)52。內(nèi)部電接觸器50通常放置在陽(yáng)套管20的外徑上。接觸環(huán)51由一些電力導(dǎo)線組成，刮油密封環(huán)52由電絕緣體組成。
仍然參照?qǐng)D2，旋轉(zhuǎn)環(huán)27位與陽(yáng)套管20上。旋轉(zhuǎn)環(huán)27圍繞陽(yáng)套管20的管筒自由轉(zhuǎn)動(dòng)；然而，旋轉(zhuǎn)環(huán)27不能沿著陽(yáng)套管20的長(zhǎng)度方向進(jìn)行軸向滑動(dòng)。通過(guò)鎖緊環(huán)30，也可以通過(guò)傳統(tǒng)的機(jī)械裝置例如花鍵或者擋塊，阻止旋轉(zhuǎn)環(huán)27沿著陽(yáng)套管20的長(zhǎng)度方向滑動(dòng)。旋轉(zhuǎn)環(huán)27也包括其外表面上的螺紋。
陽(yáng)套管20和旋轉(zhuǎn)環(huán)27的另外一個(gè)特征是具有密封29。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，密封29分別位于陽(yáng)套管20和旋轉(zhuǎn)環(huán)27的表面上。然而，密封也可能位于陰套管40上。密封本身由彈性材料組成，這就允許形成與井下碰到的流體壓力相對(duì)的壓縮密封。如圖所示，密封29可以位于陽(yáng)套管20和旋轉(zhuǎn)環(huán)27的溝槽、凹槽或者環(huán)上。
參照?qǐng)D3，顯示陰套管40。和陽(yáng)套管20一樣，陰套管40也通常為圓柱形。陰套管40包括縫或者溝槽48以及接合螺紋41。陰套管40也具有密封表面49和外部電接觸器60，二者都位于陰套管40的外徑上。
外部電接觸器60通常為圓柱形，包括外部電接觸板或者環(huán)61。在優(yōu)選實(shí)施例中，外部電接觸器60包含一個(gè)外電環(huán)61，用于內(nèi)部電接觸器50上的導(dǎo)線。接觸環(huán)61可以由一些導(dǎo)體材料組成。外部電環(huán)61不是由刮油密封環(huán)分開(kāi)，而是由圖中沒(méi)有顯示的塑性絕緣體分開(kāi)。外部電接觸器60位于陰套管40的內(nèi)徑上。電環(huán)61連接在嵌入與陰套管40連接的復(fù)合管14的導(dǎo)線上。
陽(yáng)套管20和陰套管40共有許多特征。為了描述簡(jiǎn)單，這些共同特征放在一起說(shuō)明。
再次參照?qǐng)D2和3，圖中顯示了一個(gè)通道71和相容密封72。相容密封72由塑性材料組成，允許在流體壓力下形成壓縮密封。
陽(yáng)套管和陰套管都包括軸向通道73。這些通道都是中空或者槽式的，近似為電線的直徑和間隙。通道可能具有幾種形狀，這取決于連接器10的最終形狀以及所選的加工方法。
在優(yōu)選實(shí)施例中，陽(yáng)套管20、陰套管40和旋轉(zhuǎn)環(huán)27具有許多鉆在各部件上的孔32、34和42。
陽(yáng)套管20和陰套管40都包括外錐套43和內(nèi)套筒44。圍繞陰陽(yáng)套管上的內(nèi)套筒44的是裂口環(huán)楔45。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，裂口環(huán)楔45的外徑是直的而內(nèi)徑是錐形的。錐形套43具有直的外徑和錐形的內(nèi)徑。內(nèi)套筒44具有直的內(nèi)徑和錐形的外徑。裂口環(huán)楔45本身由在大應(yīng)力下能表現(xiàn)出強(qiáng)度并具有相對(duì)柔性的材料制成。鈹銅被作為一種合適的材料使用。陰陽(yáng)套管40、20的其它部件都是由高強(qiáng)度材料制成，優(yōu)選材料具有耐腐蝕性。
仍然參照?qǐng)D2和圖3，圖中顯示在陰陽(yáng)套管40、20內(nèi)徑上的過(guò)渡件53、54。
在一種優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)部電接觸器50和外部電接觸器60都有四個(gè)接觸板或者環(huán)51、61。這個(gè)數(shù)目的選取對(duì)應(yīng)于典型的盤(pán)管12、14中布置的使用的導(dǎo)體。可能會(huì)用到不同數(shù)目的接觸環(huán)。在內(nèi)部電接觸器50和外部電接觸器60都可能包含刮油密封環(huán)，例如密封52。刮油密封環(huán)由彈性絕緣材料制成，在電接觸器51和61之間形成隆起狀的間隔。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，只在內(nèi)部電接觸器50上有刮油密封環(huán)，在外電接觸環(huán)60上則沒(méi)有。
同樣在圖2和圖3中顯示，蓋罩36、46位于陰陽(yáng)套管上。這些蓋罩不是安裝好的連接器的一部分，在加工時(shí)將其連接在每個(gè)套管上，以便操縱套管并阻止外部物質(zhì)進(jìn)入套管并可能對(duì)套管造成破壞。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，陽(yáng)套管和陰套管20、40的結(jié)構(gòu)可以由分開(kāi)的部件裝配在一起最終組成。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4，夾持子結(jié)構(gòu)80包括陰陽(yáng)套管的一部分并有可能通過(guò)裝配附加的零件轉(zhuǎn)變成陽(yáng)套管或者陰套管。套筒或者直線支撐81作為夾持子結(jié)構(gòu)的隔離件顯示在圖中。直線支撐81通過(guò)一個(gè)恰當(dāng)?shù)木o固件，例如螺紋連接或者壓制配件連接在夾持子結(jié)構(gòu)的主體上。將夾持子結(jié)構(gòu)連接在直線支撐81上的是金屬和塑性密封82、83，它們本身包括O形彈性密封圈84。圖4也顯示了一個(gè)阻擋夾持環(huán)85，它形成夾持子結(jié)構(gòu)80的隔離件。阻擋夾持環(huán)85形成一個(gè)內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，其上方安裝有外錐形套43，內(nèi)套管44和裂口環(huán)45。
再參照?qǐng)D3，夾持子結(jié)構(gòu)80進(jìn)一步包括一個(gè)塞子86和一個(gè)接頭87。圖3也顯示夾持子結(jié)構(gòu)80通過(guò)附加一個(gè)陰擋圈88和陰端部件89轉(zhuǎn)變成最終的陰套管40。圖5和6提供陰擋圈88和陰端部件89的詳細(xì)視圖。同樣，圖2顯示夾持子結(jié)構(gòu)通過(guò)附加陽(yáng)端部件90和旋轉(zhuǎn)環(huán)27轉(zhuǎn)變成陽(yáng)套管20。
陽(yáng)套管20和陰套管40的裝配生成了完整的連接器10。陰陽(yáng)套管20、40的裝配開(kāi)始于對(duì)齊位于陽(yáng)套管20上的花鍵28和位于陰套管40上的溝槽48。陰套管40的一端加工有內(nèi)徑，陽(yáng)套管20的一端加工有互補(bǔ)的外徑，這樣陽(yáng)套管20和陰套管40就能很容易地裝配在一起。
當(dāng)陽(yáng)套管20連接在陰套管40上時(shí)，旋轉(zhuǎn)環(huán)27的螺紋31與陰套管40的承接螺紋41結(jié)合。旋轉(zhuǎn)環(huán)27轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣螺紋31便可以螺紋鎖緊在承接螺紋41上。由于旋轉(zhuǎn)環(huán)27能夠繞陽(yáng)套管20的管筒33自由轉(zhuǎn)動(dòng)，陽(yáng)套管20和陰套管40自身不需要在旋轉(zhuǎn)環(huán)27轉(zhuǎn)動(dòng)的基礎(chǔ)上再轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，陽(yáng)套管20可以牢固地連接在陰套管40上，而不會(huì)破壞連接在陰陽(yáng)套管20、40上的復(fù)合盤(pán)管12、14各段的扭曲力和彎矩。
在陽(yáng)套管20、陰套管40和旋轉(zhuǎn)環(huán)27上鉆的許多小孔31、34和42協(xié)助將陽(yáng)套管20連接到陰套管40上。套管20、環(huán)27和套管40上的孔31、34和42分別包括連接工具(圖中沒(méi)有顯示)上的突起部分，用來(lái)在工作現(xiàn)場(chǎng)連接復(fù)合盤(pán)管的各段12、14。這種接合允許連接工具對(duì)陽(yáng)套管20、陰套管40和旋轉(zhuǎn)環(huán)27進(jìn)行接合、抓取或者操縱。在裝配工序中，通過(guò)使用小孔32和42，可以固定夾持陽(yáng)套管20和陰套管40。同時(shí)通過(guò)小孔34轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)環(huán)27，以便按照上述步驟將陽(yáng)套管20連接在陰套管40上。
盡管小孔被描述為可以用作連接工具，很明顯也可以使用其它方法。同樣，除了小孔，可以在這些零件上加工平板，以便扳手之類(lèi)的工具在平板上施加力。除此之外，陰套管40和旋轉(zhuǎn)環(huán)27上要施加必要的夾持力。
當(dāng)陽(yáng)套管20連接在陰套管40上時(shí)，安裝在陽(yáng)套管20和旋轉(zhuǎn)環(huán)27上的密封29被壓在陰套管40上對(duì)應(yīng)的密封表面49上。按這種方式，裝配好的連接器10提供密封，可以將盤(pán)管12、14內(nèi)部的油和盤(pán)管12、14周?chē)牧黧w分隔開(kāi)。密封29、37放置在陽(yáng)套管20和旋轉(zhuǎn)環(huán)27上，以便于加工，并且能夠同樣地放置在陰套管40上。
盤(pán)管12、14在連接器10上的連接與陰陽(yáng)套管20、40的連接相同。再次參照?qǐng)D2和圖3，圖中顯示復(fù)合盤(pán)管各段12、14連接在陽(yáng)套管20和陰套管40上的情形。陰陽(yáng)套管20、40包括一個(gè)外錐套43和一個(gè)內(nèi)套筒44。包圍內(nèi)套筒44的是裂口環(huán)楔45。正如所看到的一樣，復(fù)合管14的端部固定在裂口環(huán)楔45的周?chē)?，而在外錐套43的內(nèi)徑之內(nèi)。由于外錐套43被拉向內(nèi)套筒44，復(fù)合管14被壓縮夾持在靠向環(huán)楔45的位置。另外，當(dāng)外錐套43壓向內(nèi)套筒44時(shí)，裂口環(huán)楔45將被緊緊拉向復(fù)合管14。
實(shí)際上在工廠、現(xiàn)場(chǎng)或者其它工作地點(diǎn)將陽(yáng)套管20和陰套管40固定在復(fù)合盤(pán)管的端部可能具有一些優(yōu)點(diǎn)。在那種情況下盤(pán)管的各段已經(jīng)預(yù)先裝配完畢，連接器端被送到現(xiàn)場(chǎng)。連接器的陰陽(yáng)部分按照需要在現(xiàn)場(chǎng)連接在一起。
摩擦力將錐套43、內(nèi)套筒44和復(fù)合管連接在一起。實(shí)際上獲得的夾緊力使得管子與套管之間的結(jié)合超過(guò)了盤(pán)管本身的強(qiáng)度。
當(dāng)將錐套43、內(nèi)套筒44和裂口環(huán)楔45安裝到復(fù)合管上時(shí)，在復(fù)合管12、14的端部切割一個(gè)錐形是有利的。優(yōu)選地，錐套43、內(nèi)套筒44和裂口環(huán)楔45，以及復(fù)合管12、14上的錐度具有近似相同的角度，以便形成緊密的連接。錐度的優(yōu)選角度為近似11/2度。
現(xiàn)在參照?qǐng)D7，圖中顯示通常具有圓柱形的優(yōu)選裂口環(huán)楔45。裂口環(huán)楔45的壁厚從一端到另一端有一個(gè)錐度。進(jìn)一步，錐度的角度是，當(dāng)其放置在內(nèi)套筒44周?chē)鷷r(shí)，裂口環(huán)楔45的內(nèi)表面47將在表面47上的所有點(diǎn)與內(nèi)套筒44接觸。裂口環(huán)楔45的外表面49也在所有點(diǎn)上壓向復(fù)合管14，以便相對(duì)外錐套43的內(nèi)支承面將復(fù)合管14夾緊。然而裂口環(huán)楔45不是形成連續(xù)的圓柱形狀。裂口46允許裂口環(huán)楔45象外錐套43壓向內(nèi)套筒44一樣進(jìn)行壓緊。同樣的方法用于將復(fù)合管連接在陽(yáng)套管20上，正如剛描述的關(guān)于將復(fù)合管連接在陰套管40上一樣。這樣，通過(guò)包括外錐套36、內(nèi)套筒37和裂口環(huán)楔38的摩擦接頭將復(fù)合管連接在陽(yáng)套管20上。
如前所述，當(dāng)盤(pán)管各段12、14連接在陰陽(yáng)套管40、20上時(shí)，在將要連接的盤(pán)管的端部加工錐度是有利的。在盤(pán)管端部加工錐度后，優(yōu)選地應(yīng)剝出嵌入導(dǎo)線的工作長(zhǎng)度。導(dǎo)線首先通過(guò)軸向通道73，進(jìn)入陰陽(yáng)套管40、20，這就允許導(dǎo)線經(jīng)過(guò)盤(pán)管的一端到達(dá)內(nèi)部電接觸器50和外部電接觸器60。
在一種優(yōu)選實(shí)施例中，來(lái)自復(fù)合管12、14的導(dǎo)線不直接連接到內(nèi)部電接觸器50和外部電接觸器60上。而是在內(nèi)部電接觸器50和外部電接觸器60上分別加工具有分離導(dǎo)線引線(圖中沒(méi)有顯示)的接觸板或者環(huán)51、61。在裝配時(shí)，從盤(pán)管伸出的導(dǎo)線連接或者焊接在從接觸板51、61伸出的引線上。這種導(dǎo)線到導(dǎo)線的連接然后被壓力保護(hù)罩覆蓋起來(lái)。壓力保護(hù)罩實(shí)質(zhì)上是通過(guò)壓力方法使外部流體遠(yuǎn)離導(dǎo)線到導(dǎo)線接觸的彈性密封。工業(yè)中壓力保護(hù)罩為人熟知。
內(nèi)部電接觸器50和外部電接觸器60分別位于陰陽(yáng)套管20、40上，這樣當(dāng)陽(yáng)套管20連接在陰套管40上形成連接器10時(shí)，內(nèi)部電接觸器50的電環(huán)51與配置在外部電接觸器60上的外電環(huán)配合并保持導(dǎo)電接觸。
內(nèi)部電接觸器50和外部電接觸器60中的一者或兩者具有彈簧或者偏壓零件，可以使內(nèi)部電接觸器50和外部電接觸器60相互緊密接觸。
每個(gè)接觸環(huán)51、61都徑向安裝，其位置與對(duì)應(yīng)的環(huán)51、61相配合。在徑向位置安裝環(huán)51、61具有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，電接觸不取決于陰陽(yáng)套管20、40的徑向相對(duì)位置。而是陰陽(yáng)套管20、40的軸向相對(duì)位置保證接觸環(huán)51、61恰當(dāng)對(duì)齊并彼此接觸。因此，當(dāng)陰陽(yáng)套管20、40完全連接到達(dá)軸向位置后，內(nèi)外接觸器51、61的位置也相互對(duì)齊。不需要將套管20、40放在特殊的徑向位置上以實(shí)現(xiàn)電接觸。
刮油密封環(huán)52位于內(nèi)部電接觸器50上，在裝配時(shí)發(fā)揮作用。陰陽(yáng)套管直徑的尺寸是這樣的，當(dāng)它們裝配成連接器10時(shí)，刮油密封環(huán)52局部受壓。進(jìn)一步，陰陽(yáng)套管20、40的裝配拖動(dòng)局部受壓的刮油密封環(huán)52，越過(guò)電接觸環(huán)61和外部電接觸器60。這種拖動(dòng)可以擦去電接觸環(huán)61的污染物質(zhì)，因而確保內(nèi)外部電接觸器50、60能夠干凈地相互配合。
在操作中，一旦陽(yáng)套管20緊密地連接在陰套管40上后，裝配好的連接器10傳遞張力，上下壓縮盤(pán)管線。這樣盤(pán)管連續(xù)的各段12、14可以被拖入井中，或者從井中抽出。當(dāng)花鍵28和溝槽48接觸后，管子一段的扭力傳遞到連接的另一段管子上。另外，花鍵28和溝槽48對(duì)齊允許陽(yáng)套管20和陰套管40精確地轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)齊。
裝配好的連接器10也為在盤(pán)管中流動(dòng)的流體提供密封通道。在裝配中，密封29與承受面49密封接觸。因此流體可以在盤(pán)管連續(xù)的各段12、14中上下流動(dòng)，通過(guò)連接器10，而不會(huì)與盤(pán)管外的物質(zhì)接觸。
參照?qǐng)D1，當(dāng)流體從盤(pán)管的一段流入連接器10時(shí)，分別位于連接器10的陽(yáng)套管20和陰套管40內(nèi)徑處的過(guò)渡件53、54對(duì)流體進(jìn)行引導(dǎo)。當(dāng)流體流入連接器10時(shí)，在連接器的內(nèi)徑處碰到一個(gè)逐漸減小的錐度，而當(dāng)其流出連接器時(shí)，則內(nèi)徑逐漸增加。因此這個(gè)內(nèi)徑有助于流體的流動(dòng)。降低的流體紊流會(huì)降低對(duì)連接器10內(nèi)部的損害或者破壞，因而能夠帶來(lái)另外的好處。
再次參照?qǐng)D2和4，內(nèi)套筒81沿著盤(pán)管的內(nèi)徑伸展出一定的距離。內(nèi)套筒81伸展這個(gè)長(zhǎng)度的目的就是提供一個(gè)可放置盤(pán)管的支撐。該支撐能夠阻止盤(pán)管在連接到陰套管40的那一點(diǎn)處發(fā)生彎折和破裂。優(yōu)選地內(nèi)套筒44的長(zhǎng)度在盤(pán)管直徑的1到20倍之間。
參照?qǐng)D2、3和4，圖中顯示通道71和相容密封72。通道71允許流體在復(fù)合管12、14和相容密封72之間連通。相容密封72由可變形材料制成，例如橡膠或者合成橡膠。因此，當(dāng)盤(pán)管內(nèi)部的流體流入通道71后，流體的壓力將充滿相容密封72。以這種方式，相容密封72在盤(pán)管和陰陽(yáng)套管20、40之間起到密封的作用。
電信號(hào)通過(guò)嵌在盤(pán)管中的導(dǎo)線進(jìn)行傳遞。這些導(dǎo)線經(jīng)過(guò)陽(yáng)套管20中的通道73直到與內(nèi)部電接觸器50的電接觸環(huán)5 1發(fā)生接觸。此時(shí)，電信號(hào)或者電能(如果電纜是能量輸送導(dǎo)體)經(jīng)過(guò)內(nèi)部電接觸器50到達(dá)外部電接觸器60。信號(hào)進(jìn)一步通過(guò)陰套管40的通道73經(jīng)過(guò)陰套管40進(jìn)入連接在陰套管40上的盤(pán)管14的電纜中。
刮油密封環(huán)52也作為絕緣體對(duì)接觸環(huán)61和流體以及其它物質(zhì)進(jìn)行絕緣，這些物質(zhì)或者在復(fù)合管12、14之外，或者在復(fù)合管12、14之內(nèi)傳輸。因此刮油密封環(huán)52可以保護(hù)金屬板或者環(huán)51、61免受化學(xué)腐蝕和物理?yè)p壞。通過(guò)對(duì)金屬板或環(huán)51、61進(jìn)行絕緣，刮油密封環(huán)52也保證在盤(pán)管上下段12、14之間的導(dǎo)線傳輸保持不中斷的接觸。最后刮油密封環(huán)52也對(duì)單獨(dú)的金屬環(huán)51、61彼此進(jìn)行絕緣。因此在電板之間不會(huì)出現(xiàn)由于交叉或者錯(cuò)誤的連接而導(dǎo)致的信號(hào)中斷或者功率損失。
盡管對(duì)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了圖示和描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)其進(jìn)行修改而不會(huì)偏離本發(fā)明的精神和主旨。這里所描述的優(yōu)選實(shí)施例只是一個(gè)例子，而不是一種限制。系統(tǒng)和設(shè)備的許多變化和修改都是可能的，也是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)的。因此，所保護(hù)的范圍不限于這里所描述的實(shí)施例，而只受隨后的權(quán)利要求限制，權(quán)利要求的范圍將包括權(quán)利要求主題的所有等同體。
權(quán)利要求
1.一種用于連接復(fù)合盤(pán)管各段的連接器，包括陽(yáng)套管，可以固定在復(fù)合盤(pán)管的第一段的一端，其形狀允許流體從盤(pán)管流經(jīng)所述陽(yáng)套管；陰套管，可以固定在復(fù)合盤(pán)管的第二段的一端，其形狀允許流體從盤(pán)管流經(jīng)所述陰套管，還形成與所述陽(yáng)套管的密封接合；旋轉(zhuǎn)環(huán)，可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述陽(yáng)套管上，緊固在所述陽(yáng)套管側(cè)面的位置上，形成與所述陰套管的密封接合；第一螺紋，徑向配置在所述旋轉(zhuǎn)環(huán)上；第二螺紋，徑向配置在所述陰套管上，轉(zhuǎn)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)環(huán)使所述第一螺紋與所述第二螺紋接合，從而使所述陽(yáng)套管與所述陰套管密封接合；以及密封件，徑向配置在所述陽(yáng)套管和所述旋轉(zhuǎn)環(huán)上，使所述陽(yáng)套管與所述陰套管密封接合。
2.權(quán)利要求1中所述的連接器，進(jìn)一步包括至少一個(gè)配置在所述陽(yáng)套管上的花鍵；至少一個(gè)配置在所述陰套管上的溝槽，并與所述花鍵形成緊密接合。
3.權(quán)利要求1中所述的連接器，進(jìn)一步包括多個(gè)配置在所述陽(yáng)套管上的花鍵；多個(gè)配置在所述陰套管上的溝槽，并當(dāng)所述陽(yáng)套管和所述陰套管密封接合時(shí)，與所述花鍵形成緊密接合。
4.權(quán)利要求1中所述的連接器，其特征在于，所述陽(yáng)套管、所述陰套管和所述旋轉(zhuǎn)環(huán)制成為允許工具操縱所述陽(yáng)套管、所述陰套管和所述旋轉(zhuǎn)環(huán)。
5.權(quán)利要求1中所述的連接器，其特征在于，所述陽(yáng)套管、所述陰套管和所述旋轉(zhuǎn)環(huán)制成為具有孔隙，允許工具操縱所述陽(yáng)套管、所述陰套管和所述旋轉(zhuǎn)環(huán)。
6.權(quán)利要求1中所述的連接器，進(jìn)一步包括徑向配置在所述陽(yáng)套管和所述旋轉(zhuǎn)環(huán)上的密封，制成為允許所述陽(yáng)套管和所述旋轉(zhuǎn)環(huán)與所述陰套管密封接合。
7.權(quán)利要求1中所述的連接器，其特征在于，所述陽(yáng)套管制成為具有環(huán)形空間，可與所述密封緊密接觸。
8.權(quán)利要求1中所述的連接器，進(jìn)一步包括位于所述陽(yáng)套管和陰套管上的內(nèi)套筒，其特征在于，所述內(nèi)套筒沿復(fù)合盤(pán)管內(nèi)部伸展某一長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度在盤(pán)管內(nèi)徑的1到20倍之間。
9.權(quán)利要求1中所述的連接器，其特征在于，所述陽(yáng)套管和所述陰套管都有具有錐度的內(nèi)徑。
10.一種包括陰和陽(yáng)套管的用于連接復(fù)合盤(pán)管各段的連接器，其特征在于，所述陰和陽(yáng)套管進(jìn)一步包括裂口環(huán)，固定在盤(pán)管一段一端的內(nèi)徑中；內(nèi)套筒，緊固在所述裂口環(huán)的內(nèi)徑中；以及錐套，安裝在盤(pán)管的一端，將盤(pán)管的該端緊壓在所述裂口環(huán)和所述內(nèi)套筒上。
11.權(quán)利要求10中所述的陰套管，其特征在于，所述裂口環(huán)有具有錐度的內(nèi)徑和直的外徑，并且所述內(nèi)套筒具有有錐度的外徑和常值內(nèi)徑；以及所述錐套有直的外徑和有錐度的內(nèi)徑。
12.權(quán)利要求10所述的陰套管，其特征在于，所述裂口環(huán)、所述內(nèi)套筒和所述錐套的錐度為一度半。
13.在具有嵌入電線的復(fù)合盤(pán)管第一和第二段之間建立電接觸的連接器，包括陽(yáng)套管，固定在復(fù)合盤(pán)管第一段上并具有通道，允許嵌入復(fù)合盤(pán)管的電線經(jīng)過(guò)所述通道；陰套管，固定在復(fù)合盤(pán)管第二段上并具有通道，允許嵌入復(fù)合盤(pán)管的電線經(jīng)過(guò)所述通道；第一電接觸環(huán)，配置在所述陽(yáng)套管上，所述第一電接觸環(huán)包括至少一個(gè)環(huán)向嵌入所述第一電接觸環(huán)的接觸板，并且進(jìn)一步包括多個(gè)刮油密封環(huán)；并且所述第一電接觸環(huán)還具有一個(gè)通道，允許第一復(fù)合盤(pán)管的電線連接到所述接觸板上；以及第二電接觸環(huán)，配置在所述陰套管上，所述第二電接觸環(huán)包括至少一個(gè)環(huán)向嵌入所述第二電接觸環(huán)的配合板；并且所述電接觸環(huán)還具有一個(gè)通道，允許第二復(fù)合盤(pán)管的電線連接到所述配合板上；以及所述電接觸環(huán)的位置便于當(dāng)所述陽(yáng)套管連接在所述陰套管上時(shí)，所述第一電接觸環(huán)的所述接觸板與所述第二電接觸環(huán)的所述配合板緊密接合。
14.權(quán)利要求13所述的連接器，其特征在于，所述第一電接觸環(huán)配置在所述陽(yáng)套管上，包括四個(gè)接觸板；以及所述第二電接觸環(huán)配置在所述陰套管上，包括四個(gè)配合板。
15.權(quán)利要求13所述的連接器，進(jìn)一步包括偏壓裝置，以便當(dāng)所述陽(yáng)套管連接到所述陰套管上時(shí)，將所述接觸板壓向所述配合板。
16.在具有嵌入電線的復(fù)合盤(pán)管第一和第二段之間建立電接觸的連接器，包括陽(yáng)套管，固定在復(fù)合盤(pán)管第一段上；配置在所述陽(yáng)套管上的環(huán)，在所述環(huán)上具有環(huán)向嵌入的接觸器；所述接觸器具有一個(gè)暴露的表面；所述環(huán)具有連接復(fù)合盤(pán)管第一段的電線的導(dǎo)線；以及陰套管，固定在復(fù)合盤(pán)管第二段上。
17.一種連接復(fù)合盤(pán)管各段的連接器，包括陽(yáng)套管，可以固定在復(fù)合盤(pán)管的第一段的一端，所述陽(yáng)套管具有中空的形狀，允許流體從盤(pán)管中流經(jīng)所述陽(yáng)套管；陰套管，可以固定在復(fù)合盤(pán)管的第二段的一端，所述陰套管具有中空的形狀，允許流體從盤(pán)管中流經(jīng)所述陰套管，還形成與所述陽(yáng)套管的密封接合，并具有承接螺紋，以定位所述陰套管的內(nèi)圓周；旋轉(zhuǎn)環(huán)，可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述陽(yáng)套管上，具有位于所述旋轉(zhuǎn)環(huán)上的接合螺紋，所述接合螺紋放置為與所述陰套管上的所述承接螺紋接合，從而轉(zhuǎn)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)環(huán)可以使所述陽(yáng)套管與所述陰套管密封接合；第一電接觸器，配置在所述陽(yáng)套管上，包括多個(gè)接觸環(huán)和刮油密封環(huán)；所述接觸環(huán)具有電線導(dǎo)線，可以連接嵌入固定在所述陽(yáng)套管上的復(fù)合盤(pán)管各段的電線；第二電接觸器，配置在所述陰套管的內(nèi)圓周上，包括多個(gè)接觸環(huán)；所述接觸環(huán)具有電線導(dǎo)線，可以連接嵌入固定在所述陰套管上的復(fù)合盤(pán)管各段的電線；以及偏壓裝置，位于固定在所述陽(yáng)套管上的所述接觸環(huán)之下，當(dāng)所述陽(yáng)套管連接在所述陰套管上時(shí)，所述偏壓裝置將所述第一電接觸器的所述接觸環(huán)緊緊壓向所述第二電接觸器的所述接觸環(huán)。
18.一種用于機(jī)械連接并流體密封復(fù)合盤(pán)管第一和第二段的連接器，包括陽(yáng)套管，具有中空的形狀，允許復(fù)合盤(pán)管中的流體流經(jīng)所述陽(yáng)套管；將所述陽(yáng)套管固定在復(fù)合盤(pán)管第一段上的裝置；陰套管，具有中空的形狀，允許復(fù)合盤(pán)管中的流體流經(jīng)所述陰套管；將所述陰套管固定在復(fù)合盤(pán)管第二段上的裝置；旋轉(zhuǎn)環(huán)，可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述陽(yáng)套管上，在所述旋轉(zhuǎn)環(huán)上配置有密封裝置；第一螺紋裝置，配置在所述旋轉(zhuǎn)環(huán)上；以及第二螺紋裝置，配置在所述陰套管上，轉(zhuǎn)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)環(huán)，可以將所述第一螺紋裝置與所述第二螺紋裝置接合起來(lái)，從而造成所述陽(yáng)套管和所述陰套管的密封接合。
全文摘要
盤(pán)管連接器包括一個(gè)陽(yáng)套管和一個(gè)陰套管。一個(gè)具有螺紋的旋轉(zhuǎn)環(huán)配置在陽(yáng)套管上。當(dāng)陽(yáng)套管連接在陰套管上時(shí)，旋轉(zhuǎn)環(huán)的螺紋與陰套環(huán)內(nèi)圓周上的螺紋接合。陽(yáng)套管還包括與陰套管上的溝槽對(duì)齊的花鍵。當(dāng)套管連接時(shí)位于陽(yáng)套管和陰套管上的電接觸器自身相互接合。電接觸器連接到嵌入復(fù)合盤(pán)管中的電線上，以便電能或者數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)連接器從復(fù)合盤(pán)管的一段傳到盤(pán)管的另一段。復(fù)合管的端部通過(guò)壓緊裝置固定在陰陽(yáng)套管上。
文檔編號(hào)F16L11/127GK1527901SQ01812214
公開(kāi)日2004年9月8日 申請(qǐng)日期2001年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月24日
發(fā)明者宋好士, 詹姆斯·W·埃斯特普, W 埃斯特普 申請(qǐng)人:哈利伯頓能源服務(wù)公司