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1、10申请公布号CN103988007A43申请公布日20140813CN103988007A21申请号201280060574722申请日2012112113/315,35420111209USF16L15/06200601E21B17/042200601F16B33/0220060171申请人特纳瑞斯连接有限责任公司地址圣文森特和格林纳丁斯金斯敦72发明人GM马扎费罗T科波拉S阿马托RA阿吉拉尔阿门达里兹PP达西74专利代理机构北京市路盛律师事务所11326代理人刘世杰54发明名称具有改进的齿根螺纹轮廓的螺纹连接件57摘要在本公开中示出了用于降低应力疲劳的在螺纹齿根内具有双椭圆形构造的螺纹连。
2、接件设计。齿根槽包括第一部分，所述第一部分包括为第一椭圆形一部分的第一椭圆形表面。齿根槽还包括第二部分，所述第二部分包括为第二椭圆形一部分的第二椭圆形表面，并且所述第二椭圆形表面在第一端部处以相切的方式在限定齿根槽底部的接合点处结合到第一椭圆形表面。所述第二椭圆形表面在第二端部处以相切的方式结合到承载齿侧面。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014060986PCT国际申请的申请数据PCT/IB2012/0565972012112187PCT国际申请的公布数据WO2013/084099EN2013061351INTCL权利要求书6页说明书11页附图10页19中华人民共和国国家知识。
3、产权局12发明专利申请权利要求书6页说明书11页附图10页10申请公布号CN103988007ACN103988007A1/6页21一种管元件，所述管元件具有设置于所述管元件端部上的阳螺纹，所述阳螺纹包括锥形齿根表面，其具有在锥形齿根表面和螺纹的纵向轴线AA之间所测得的第一锥形角度，所述锥形齿根表面在第一端部处由恒定曲率半径的凸出曲面以相切的方式结合到入扣齿侧面，所述锥形齿根表面在第二端部处由恒定曲率半径的凹入曲面结合到齿根槽；所述齿根槽从锥形齿根表面延伸到承载齿侧面，所述齿根槽包括第一部分，所述第一部分包括具有变化的曲率半径的第一椭圆形表面，所述第一椭圆形表面是椭圆形的一部分；以及所述齿根槽。
4、还包括第二部分，所述第二部分包括具有变化的曲率半径的第二椭圆形表面，所述第二椭圆形表面是第二椭圆形的一部分，所述第二椭圆形表面在第一端部处以相切的方式结合到第一椭圆形表面；以及所述第二椭圆形表面在第二端部处以相切的方式结合到承载齿侧面。2根据权利要求1所述的管元件，其特征在于，所述第一锥形角度为0度，以使得锥形齿根表面平行于螺纹的轴线AA。3根据权利要求1所述的管元件，其特征在于，所述第一锥形角度小于在阳螺纹的入扣齿侧面和螺纹的轴线AA之间所测得的角度测量值。4根据权利要求1所述的管元件，其特征在于，在螺纹的轴线AA和管元件侧壁的纵向轴线DD之间所测得的角度在15度至12度之间。5根据权利要求。
5、1所述的管元件，其特征在于，所述第二椭圆形的长轴CC设置成垂直于承载齿侧面。6根据权利要求1所述的管元件，其特征在于，所述第一椭圆形的长轴BB垂直于所述第二椭圆形的长轴CC。7根据权利要求1所述的管元件，其特征在于，所述第一椭圆形的长轴BB与第二椭圆形的短轴对准。8根据权利要求1所述的管元件，其特征在于，第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3，其等于所述第一椭圆形的沿着长轴BB的直径D1，以及所述第二椭圆形具有沿着短轴的第二直径D4，其等于第一椭圆形的沿着短轴的直径D2。9根据权利要求1所述的管元件，其。
6、特征在于，所述第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3，其等于所述第一椭圆形的沿着长轴BB的直径D1，以及所述第二椭圆形具有沿着短轴的第二直径D4，其大于第一椭圆形的沿着短轴的直径D2。10根据权利要求1所述的管元件，其特征在于，所述第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3并具有沿着短轴的第二直径D4，其大于第一椭圆形的沿着短轴的直径D2。11根据权利要求1所述的管元件，其特征在于，所述第一椭圆形具有沿着长轴BB的权。
7、利要求书CN103988007A2/6页3第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3并具有沿着短轴的第二直径D4，其小于第一椭圆形的沿着短轴的直径D2。12根据权利要求1所述的管元件，其特征在于，所述第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3并具有沿着短轴的第二直径D4；以及其中第二椭圆形的沿着长轴CC的直径D3小于第一椭圆形的沿着长轴BB的直径D1。13根据权利要求1所述的管元件，其特征在于，所述第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及。
8、沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3并具有沿着短轴的第二直径D4；以及其中第二椭圆形的沿着长轴CC的直径D3大于第一椭圆形的沿着长轴BB的直径D1。14根据权利要求1所述的管元件，其特征在于，所述承载齿侧面以与在承载齿侧面和垂直于螺纹轴线AA的线之间所测得的角度相关的方式设置，其中所述角度在从9至5度的范围内。15根据权利要求1所述的管元件，其特征在于，所述第二椭圆形表面在第一端部处以相切的方式在限定齿根槽底部的接合点处结合到第一椭圆形表面。16根据权利要求15所述的管元件，其特征在于，齿根槽的底部在锥形齿根表面水平的下方设置于管元件的侧壁内。17螺。
9、纹管连接件，其包括阳螺纹管元件，所述阳螺纹管元件包括具有锥形轴线AA的锥形阳螺纹；以及阴螺纹管元件，所述阴螺纹管元件包括具有锥形轴线AA的锥形阴螺纹，当螺纹连接件上扣时，所述阴螺纹和阳螺纹配合；其中在锥形阳螺纹和锥形阴螺纹的至少一个中的齿根表面包括锥形齿根表面，所述锥形齿根表面具有在锥形齿根表面和螺纹的纵向轴线AA之间所测得的第一锥形角度，所述锥形齿根表面在第一端部处由恒定曲率半径的凸出曲面以相切的方式结合到入扣齿侧面，所述锥形齿根表面在第二端部处由恒定曲率半径的凹入曲面结合到齿根槽；所述齿根槽从锥形齿根表面延伸到承载齿侧面，所述齿根槽包括第一部分，所述第一部分包括具有变化的曲率半径的第一椭圆。
10、形表面，所述第一椭圆形表面是椭圆形的一部分；以及所述齿根槽还包括第二部分，所述第二部分包括具有变化的曲率半径的第二椭圆形表面，所述第二椭圆形表面是第二椭圆形的一部分，所述第二椭圆形表面在第一端部处以相切的方式结合到第一椭圆形表面；以及所述第二椭圆形表面在第二端部处以相切的方式结合到承载齿侧面。18根据权利要求17所述的螺纹管连接件，其特征在于，所述第一锥形角度为0度，以使得锥形齿根表面平行于螺纹的轴线AA。19根据权利要求17所述的螺纹管连接件，其特征在于，所述第一锥形角度小于在阳螺纹的入扣齿侧面和螺纹的轴线AA之间所测得的角度测量值。20根据权利要求17所述的螺纹管连接件，其特征在于，在螺纹。
11、的轴线AA和管元件侧壁的纵向轴线DD之间所测得的角度在15度至12度之间。权利要求书CN103988007A3/6页421根据权利要求17所述的螺纹管连接件，其特征在于，所述第二椭圆形的长轴CC设置成垂直于承载齿侧面。22根据权利要求17所述的螺纹管连接件，其特征在于，所述第一椭圆形的长轴BB垂直于所述第二椭圆形的长轴CC。23根据权利要求17所述的螺纹管连接件，其特征在于，所述第一椭圆形的长轴BB与第二椭圆形的短轴对准。24根据权利要求17所述的螺纹管连接件，其特征在于，所述第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的。
12、预定直径D3，其等于所述第一椭圆形的沿着长轴BB的直径D1，以及所述第二椭圆形具有沿着短轴的第二直径D4，其等于第一椭圆形的沿着短轴的直径D2。25根据权利要求17所述的螺纹管连接件，其特征在于，所述第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3，其等于所述第一椭圆形的沿着长轴BB的直径D1，以及所述第二椭圆形具有沿着短轴的第二直径D4，其大于第一椭圆形的沿着短轴的直径D2。26根据权利要求17所述的螺纹管连接件，其特征在于，所述第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且。
13、其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3并具有沿着短轴的第二直径D4，其大于第一椭圆形207的沿着短轴的直径D2。27根据权利要求17所述的螺纹管连接件，其特征在于，所述第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3并具有沿着短轴的第二直径D4，其小于第一椭圆形的沿着短轴的直径D2。28根据权利要求17所述的螺纹管连接件，其特征在于，第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3并具有沿着短轴的第二直径D4；以及其中第二。
14、椭圆形的沿着长轴CC的直径D3小于第一椭圆形的沿着长轴BB的直径D1。29根据权利要求17所述的螺纹管连接件，其特征在于，所述第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3并具有沿着短轴的第二直径D4；以及其中第二椭圆形的沿着长轴CC的直径D3大于第一椭圆形的沿着长轴BB的直径D1。30根据权利要求17所述的螺纹管连接件，其特征在于，所述承载齿侧面以与在承载齿侧面和垂直于螺纹轴线AA的线之间所测得的角度相关的方式设置，其中所述角度在从9至5度的范围内。31根据权利要求17所述的螺纹管连接件，其特征在于，所述第二。
15、椭圆形表面在第一端部处以相切的方式在限定齿根槽底部的接合点处结合到第一椭圆形表面。32一种在管元件端部处切割锥形阳螺纹的方法，所述方法包括提供管元件；权利要求书CN103988007A4/6页5在所述管元件的端部上切割锥形的阳螺纹，其中所述锥形的阳螺纹包括锥形齿根表面，所述锥形齿根表面具有在锥形齿根表面和螺纹的纵向轴线AA之间所测得的第一锥形角度，所述锥形齿根表面在第一端部处由恒定曲率半径的凸出曲面以相切的方式结合到入扣齿侧面，所述锥形齿根表面在第二端部处由恒定曲率半径的凹入曲面结合到齿根槽；所述齿根槽从锥形齿根表面延伸到承载齿侧面，所述齿根槽包括第一部分，所述第一部分包括具有变化的曲率半径的。
16、第一椭圆形表面，所述第一椭圆形表面是椭圆形的一部分；以及所述齿根槽还包括第二部分，所述第二部分包括具有变化的曲率半径的第二椭圆形表面，所述第二椭圆形表面是第二椭圆形的一部分，所述第二椭圆形表面在第一端部处以相切的方式结合到第一椭圆形表面；以及所述第二椭圆形表面在第二端部处以相切的方式结合到承载齿侧面。33根据权利要求32所述的切割锥形阳螺纹的方法，其特征在于，所述第一锥形角度为0度，以使得锥形齿根表面平行于螺纹的轴线AA。34根据权利要求32所述的切割锥形阳螺纹的方法，其特征在于，所述第一锥形角度小于在阳螺纹的入扣齿侧面和螺纹的轴线AA之间所测得的角度测量值。35根据权利要求32所述的切割锥形。
17、阳螺纹的方法，其特征在于，在螺纹的轴线AA和管元件侧壁的纵向轴线DD之间所测得的角度在15度至12度之间。36根据权利要求32所述的切割锥形阳螺纹的方法，其特征在于，所述第二椭圆形的长轴CC设置成垂直于承载齿侧面。37根据权利要求32所述的切割锥形阳螺纹的方法，其特征在于，所述第一椭圆形的长轴BB垂直于所述第二椭圆形的长轴CC。38根据权利要求32所述的切割锥形阳螺纹的方法，其特征在于，所述第一椭圆形的长轴BB与第二椭圆形的短轴对准。39根据权利要求32所述的切割锥形阳螺纹的方法，其特征在于，所述第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆。
18、形具有沿着长轴CC的预定直径D3，其等于所述第一椭圆形的沿着长轴BB的直径D1，以及所述第二椭圆形具有沿着短轴的第二直径D4，其等于第一椭圆形的沿着短轴的直径D2。40根据权利要求32所述的切割锥形阳螺纹的方法，其特征在于，所述第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3，其等于所述第一椭圆形的沿着长轴BB的直径D1，以及所述第二椭圆形具有沿着短轴的第二直径D4，其大于第一椭圆形的沿着短轴的直径D2。41根据权利要求32所述的切割锥形阳螺纹的方法，其特征在于，所述第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，。
19、以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3并具有沿着短轴的第二直径D4，其大于第一椭圆形的沿着短轴的直径D2。42根据权利要求32所述的切割锥形阳螺纹的方法，其特征在于，第一椭圆形具有沿权利要求书CN103988007A5/6页6着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3并具有沿着短轴的第二直径D4，其小于第一椭圆形的沿着短轴的直径D2。43根据权利要求32所述的切割锥形阳螺纹的方法，其特征在于，所述第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且。
20、其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3并具有沿着短轴的第二直径D4；以及其中第二椭圆形的沿着长轴CC的直径D3小于第一椭圆形的沿着长轴BB的直径D1。44根据权利要求32所述的切割锥形阳螺纹的方法，其特征在于，所述第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3并具有沿着短轴的第二直径D4；以及其中第二椭圆形的沿着长轴CC的直径D3大于第一椭圆形的沿着长轴BB的直径D1。45根据权利要求32所述的切割锥形阳螺纹的方法，其特征在于，所述承载齿侧面以与在承载齿侧面和垂直于螺纹轴线AA的线之间所测得的角度相关。
21、的方式设置，其中所述角度在从9至5度的范围内。46根据权利要求32所述的切割锥形阳螺纹的方法，其特征在于，所述第二椭圆形表面在第一端部处以相切的方式在限定齿根槽底部的接合点处结合到第一椭圆形表面。47一种在管元件端部处切割锥形阴螺纹的方法，所述方法包括提供管元件；在所述管元件的端部上切割锥形的阴螺纹，其中所述锥形的阴螺纹包括锥形齿根表面，所述锥形齿根表面具有在锥形齿根表面和螺纹的纵向轴线AA之间所测得的第一锥形角度，所述锥形齿根表面在第一端部处由恒定曲率半径的凸出曲面以相切的方式结合到入扣齿侧面，所述锥形齿根表面在第二端部处由恒定曲率半径的凹入曲面结合到齿根槽；所述齿根槽从锥形齿根表面延伸到承。
22、载齿侧面，所述齿根槽包括第一部分，所述第一部分包括具有变化的曲率半径的第一椭圆形表面，所述第一椭圆形表面是椭圆形的一部分；以及所述齿根槽还包括第二部分，所述第二部分包括具有变化的曲率半径的第二椭圆形表面，所述第二椭圆形表面是第二椭圆形的一部分，所述第二椭圆形表面在第一端部处以相切的方式结合到第一椭圆形表面；以及所述第二椭圆形表面在第二端部处以相切的方式结合到承载齿侧面。48根据权利要求47所述的切割锥形阴螺纹的方法，其特征在于，所述第一锥形角度为0度，以使得锥形齿根表面平行于螺纹的轴线AA。49根据权利要求47所述的切割锥形阴螺纹的方法，其特征在于，所述第一锥形角度小于在阳螺纹的入扣齿侧面和螺。
23、纹的轴线AA之间所测得的角度测量值。50根据权利要求47所述的切割锥形阴螺纹的方法，其特征在于，在螺纹的轴线AA和管元件侧壁的纵向轴线DD之间所测得的角度在15度至12度之间。51根据权利要求47所述的切割锥形阴螺纹的方法，其特征在于，所述第二椭圆形的长轴CC设置成垂直于承载齿侧面。52根据权利要求47所述的切割锥形阴螺纹的方法，其特征在于，所述第一椭圆形的权利要求书CN103988007A6/6页7长轴BB垂直于所述第二椭圆形的长轴CC。53根据权利要求47所述的切割锥形阴螺纹的方法，其特征在于，所述第一椭圆形的长轴BB与第二椭圆形的短轴对准。54根据权利要求47所述的切割锥形阴螺纹的方法，。
24、其特征在于，所述第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3，其等于所述第一椭圆形的沿着长轴BB的直径D1，以及所述第二椭圆形具有沿着短轴的第二直径D4，其等于第一椭圆形的沿着短轴的直径D2。55根据权利要求47所述的切割锥形阴螺纹的方法，其特征在于，所述第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3，其等于所述第一椭圆形的沿着长轴BB的直径D1，以及所述第二椭圆形具有沿着短轴的第二直径D4，其大于第一椭圆形的沿着短轴的直径D。
25、2。56根据权利要求47所述的切割锥形阴螺纹的方法，其特征在于，所述第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3并具有沿着短轴的第二直径D4，其大于第一椭圆形的沿着短轴的直径D2。57根据权利要求47所述的切割锥形阴螺纹的方法，其特征在于，所述第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3并具有沿着短轴的第二直径D4，其小于第一椭圆形的沿着短轴的直径D2。58根据权利要求47所述的切割锥形阴螺纹的方法，其特征在于，所述第一椭圆。
26、形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3并具有沿着短轴的第二直径D4；以及其中第二椭圆形的沿着长轴CC的直径D3小于第一椭圆形的沿着长轴BB的直径D1。59根据权利要求47所述的切割锥形阴螺纹的方法，其特征在于，所述第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3并具有沿着短轴的第二直径D4；以及其中第二椭圆形的沿着长轴CC的直径D3大于第一椭圆形的沿着长轴BB的直径D1。60根据权利要求47所述的切割锥形阴螺纹的方法，其特征在于，。
27、所述承载齿侧面以与在承载齿侧面和垂直于螺纹轴线AA的线之间所测得的角度相关的方式设置，其中所述角度在从9至5度的范围内。61根据权利要求47所述的切割锥形阴螺纹的方法，其特征在于，所述第二椭圆形表面在第一端部处以相切的方式在限定齿根槽底部的接合点处结合到第一椭圆形表面。权利要求书CN103988007A1/11页8具有改进的齿根螺纹轮廓的螺纹连接件技术领域0001本发明总体上涉及管连接件，尤其涉及具有提高抗疲劳性能的改进的齿根螺纹轮廓或牙型设计的螺纹连接件。背景技术0002近年来勘探石油或更一般地勘探油气在硬件和设备方面要求越来越高，这是因为油气田储集层在地里位于更深或难以到达的位置。0003。
28、大量的陆上钻井和生产活动需要具有高水平抗疲劳性能的管连接件；例如，钻井应用及热应用。0004此外，在深水环境离岸应用中勘探和生产油气田日益增加，且必需更抗环境挑战诸如疲劳和腐蚀的管连接件。0005离岸平台具有位于海面上的生产设施。这些设施经常被用于开采位于海床下的油气田。这些平台锚固到海底，且管柱用于从钻入到海床之下的储集层内的钻井传送油气。在本领域中，管柱有时被称为“立管”。0006这些立管浸入海中，并经受海流和表面波浪运动导致的运动。由于海的连续和周期运动，管柱不能保持稳定不动，而是经受会在管连接件的某些部分产生变形的小幅度的侧向移动。这些立管必须承受在管上和在管连接件上导致疲劳应力的负荷。
29、，对于螺纹连接件区域尤其如此。这些应力趋于在螺纹附近的管和/或连接件上导致破裂，因此需要提高螺纹连接件的抗疲劳性能。0007一些现有技术专利，例如US7,780,202和US6,609,735公开了经受疲劳的齿侧面到齿侧面“FTF”，FLANKTOFLANK接合类型的连接件，包括立管连接器。0008其它现有技术的传统过盈配合螺纹连接件包括API偏梯形螺纹形式具有下述轮廓，其中螺纹在上扣时沿着仅仅一个螺纹齿侧面接合。这种类型的连接件必须完全卸载施加到接触齿侧面上的负荷，经受销和耦合件之间的相对移动直到接触相对的齿侧面，然后将负荷转移到新接触的齿侧面上。反复的周期性侧向负荷以及负荷转移使得这些类型。
30、的连接件特别容易疲劳失效。0009在齿侧面到齿侧面FTF螺纹中，在上扣时，在入扣齿侧面和承载齿侧面两者之间进行接触。在齿顶和齿根之间存在间隙。该螺纹设计成使得一个构件的螺纹齿比另一个构件的配合齿更宽例如，齿侧面到齿侧面过盈。由于齿侧面的倾斜，垂直于齿侧面的表面的接触力具有位于轴向方向上的主要分量，对形成螺纹齿的材料施压。为了实现齿侧面到齿侧面的过盈，接触力主要作用于齿的弹性上。齿的弹性非常低，因此在上扣过程中达到高的接触压力。这就解释了为何齿侧面到齿侧面的螺纹在上扣过程中具有高的锁死倾向。0010与垂直于管轴线的表面相比进行测量，对于螺纹的导入齿侧面具有非常倾斜的角度的情况，齿侧面到齿侧面的螺。
31、纹具有附加的缺陷。连接件的压缩作用也不能令人满意，其原因在于这种类型的方案在压缩力超过一定限度时造成称为“跳动”现象的发生。当阳螺说明书CN103988007A2/11页9纹管段滑入阴螺纹管段、超过由两个部件的螺纹所提供的阻力时，发生跳动现象。螺纹导入的角度越倾斜，这种现象的发生就更频繁。0011FTF类型的螺纹的其它缺陷是其经受接头卡住的高风险，随之而来的风险就是不能确保管内流体的气密密封。由于受到卡住的影响，扭矩随着接头的旋拧操作上扣的继续而显著改变。这种类型的接头通常具有更多的转数。这给制造接头带来困难，并在应用正确上扣扭矩时可能产生不精确性。0012在齿顶到齿根CTR，CRESTTOR。
32、OOT螺纹其用在本发明的螺纹连接件中中，在上扣时，在一对配合的齿侧面适于张紧的承载齿侧面或适于压缩的入扣齿侧面之间进行接触，以及还在齿顶和齿根之间进行接触。CTR螺纹设计成在齿顶和齿根之间过盈。在这种情况下，接触力的主要分量垂直于齿顶/齿根的表面位于径向方向上，并因此利用通过使得管几何变形所获得的管体弹性而实现过盈。过盈的仅仅一小部分是通过螺纹齿的弹性所获得的，因此在齿上获得的接触压力低于在FTF螺纹情况下的接触压力，因此降低了在上扣过程中的锁死倾向。0013本公开的CTR设计具有最优的疲劳性能，因此具有在上扣过程中的非常低的锁死倾向。因此，将由于这种锁死造成的微裂纹的出现最小化。0014本发。
33、明可用于整体连接件、螺纹连接件和耦合连接件以及大外径“OD”，OUTSIDEDIAMETER的螺纹连接器中，适于离岸和陆上应用。存在用于生产立管的两大类大外径螺纹连接器。第一种类型在本领域内被称为“焊接”类型；阳螺纹和阴螺纹由厚壁材料单独加工，然后焊接到管上。在本领域内被称为“螺纹和耦合”类型的第二种类型中，阳螺纹被直接加工到管端上。阴螺纹被加工到用于将管端结合到一起的耦合件的每一端部内。0015此外，本公开的设计可与内部和/或外部和/或中间金属到金属的密封结构、内部和外部的弹性密封件、中间金属到金属的密封件和两段式螺纹相结合。对于大直径的连接器而言，入扣导引件和抗旋转装置也可与本公开的螺纹轮。
34、廓一起使用。发明内容0016本文公开了用于降低疲劳应力的在螺纹齿根内具有双椭圆形构造的螺纹连接件设计。在本发明的设计中，应力集中点位于齿根和承载齿侧面之间的接合处内的半径利用双椭圆形构造曲面具有变化半径，而不是具有恒定半径的圆弧增大。这种构造允许将应力集中点的半径最大化而且此外将在承载齿侧面之间的接触损失最小化，此外还将连接部段最小化，在连接部段中减少“临界部段”。该轮廓的另一益处是使得应力集中点远离阳螺纹和阴螺纹之间的接触点，这样在应力集中点上的张紧状态更有益于接合处的疲劳性能。在本文公开的新颖设计中，确保承载齿侧面之间以及齿顶和齿根部之间的接触最大化，因此将连接部件之间的相对移动最小化。在。
35、通常情况下，在本公开中的齿根表面的轮廓由线性部分和具有双椭圆形轮廓的曲线部分构成。0017具体地，公开了适于设置于管元件端部上的阳螺纹或阴螺纹的设计。该阳螺纹或阴螺纹包括锥形齿根表面，其具有从螺纹的纵向轴线AA测得的第一锥形角度，所述锥形齿根表面在第一端部处由恒定曲率半径的凸出曲面以相切的方式结合到入扣齿侧面，所述锥形齿根表面在第二端部处由恒定曲率半径的凹入曲面结合到齿根槽。齿根槽从锥形齿根表面延伸到承载齿侧面。说明书CN103988007A3/11页100018齿根槽包括第一部分，所述第一部分包括具有变化的曲率半径的第一椭圆形表面，所述第一椭圆形表面是椭圆形的一部分；并且所述齿根槽还包括第二。
36、部分，所述第二部分包括具有变化的曲率半径的第二椭圆形表面，所述第二椭圆形表面是第二椭圆形的一部分，所述第二椭圆形表面在第一端部处以相切的方式在限定齿根槽底部的接合点处结合到第一椭圆形表面；以及所述第二椭圆形表面在第二端部处以相切的方式结合到承载齿侧面。齿根槽的底部在锥形齿根表面水平的下方设置于管元件的侧壁内。0019锥形齿根表面101包括在锥形齿根表面101和螺纹的纵向轴线AA之间所测得的第一锥形角度。在一些实施方式中，第一锥形角度为0度，这样锥形齿根表面101，301平行于螺纹的轴线AA。在其它实施方式中，第一锥形角度大于0度，但小于在阳螺纹的入扣齿侧面220和螺纹的轴线AA之间所测得的角度。
37、测量值。0020在一些实施方式中，在螺纹的轴线AA和管元件11侧壁的纵向轴线DD之间所测得的角度在15度至12度之间。0021在本公开中，所述第二椭圆形的长轴CC设置成垂直于承载齿侧面；以及所述第一椭圆形的长轴BB垂直于所述第二椭圆形的长轴CC。所述第一椭圆形的长轴BB与第二椭圆形的短轴重合。0022在一些实施方式中，第一椭圆形和第二椭圆形具有相同的尺寸。例如，第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3，其等于所述第一椭圆形的沿着长轴BB的直径D1，以及所述第二椭圆形具有沿着短轴的第二直径D4，其等于第一椭。
38、圆形的沿着短轴的直径D2。0023在其它实施方式中，椭圆形可具有不同的形状。例如，第一椭圆形具有沿着长轴BB的第一预定直径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形具有沿着长轴CC的预定直径D3，其等于所述第一椭圆形的沿着长轴BB的直径D1，以及所述第二椭圆形具有沿着短轴的第二直径D4，其大于第一椭圆形的沿着短轴的直径D2。在其它实施方式中，第二椭圆形的沿着短轴的第二直径D4大于第一椭圆形的沿着短轴的直径D2，但直径D1不一定等于直径D3。在其它实施方式中，沿着短轴的第二直径D4小于第一椭圆形的沿着短轴的直径D2。在其它实施方式中，第二椭圆形的沿着长轴CC的直径D3小于所述第。
39、一椭圆形的沿着长轴BB的直径D1。在其它实施方式中，第二椭圆形的沿着长轴CC的直径D3可大于所述第一椭圆形的沿着长轴BB的直径D1。应该理解并明确地公开上述椭圆直径配置的一个或多个的任何组合可结合在本发明的实施方式内。0024在一些实施方式中，承载齿侧面远离齿根槽倾斜，并且在承载齿侧面和垂直于螺纹轴线AA的线之间所测得的角度在0至5度的范围内。这在本领域内称为梯形螺纹。在其它实施方式中，承载齿侧面朝向齿根槽倾斜，并且在承载齿侧面和垂直于螺纹轴线AA的线之间所测得的角度在0至9度的范围内。这在本领域内称为钩式螺纹。0025本发明的双椭圆形齿根轮廓的各个实施方式可在螺纹连接件中使用，所述螺纹连接件。
40、具有阳螺纹管元件和阴螺纹管元件，所述阳螺纹管元件包括具有锥形轴线AA的锥形阳螺纹，而所述阴螺纹管元件包括具有锥形轴线AA的锥形阴螺纹，当螺纹连接件上扣时，所述阴螺纹和阳螺纹配合。在阳螺纹和阴螺纹的至少一个中的齿根表面包括锥形齿根说明书CN103988007A104/11页11表面，所述锥形齿根表面具有在锥形齿根表面101和螺纹的纵向轴线AA之间所测得的第一锥形角度，所述锥形齿根表面在第一端部处由恒定曲率半径的凸出曲面以相切的方式结合到入扣齿侧面，所述锥形齿根表面在第二端部处由恒定曲率半径的凹入曲面结合到齿根槽。齿根槽从锥形齿根表面延伸到承载齿侧面。齿根槽包括第一部分，所述第一部分包括具有变化的。
41、曲率半径的第一椭圆形表面，所述第一椭圆形表面是椭圆形的一部分；并且所述齿根槽还包括第二部分，所述第二部分包括具有变化的曲率半径的第二椭圆形表面，所述第二椭圆形表面是第二椭圆形的一部分，所述第二椭圆形表面在第一端部处以相切的方式在限定齿根槽底部的接合点处结合到第一椭圆形表面；以及所述第二椭圆形表面在第二端部处以相切的方式结合到承载齿侧面。齿根槽的底部在锥形齿根表面水平的下方设置于管元件的侧壁内。0026公开了一种用于切割本发明的双椭圆形齿根轮廓的锥形阳螺纹或阴螺纹的方法。所述方法包括提供管元件；在所述管元件的端部上切割锥形的阳螺纹或阴螺纹，其中所述锥形的阳螺纹或阴螺纹包括锥形齿根表面，所述锥形齿。
42、根表面具有在锥形齿根表面101和螺纹的纵向轴线AA之间所测得的第一锥形角度，所述锥形齿根表面在第一端部处由恒定曲率半径的凸出曲面以相切的方式结合到入扣齿侧面，所述锥形齿根表面在第二端部处由恒定曲率半径的凹入曲面结合到齿根槽。齿根槽从锥形齿根表面延伸到承载齿侧面。齿根槽包括第一部分，所述第一部分包括具有变化的曲率半径的第一椭圆形表面，所述第一椭圆形表面是椭圆形的一部分；并且所述齿根槽还包括第二部分，所述第二部分包括具有变化的曲率半径的第二椭圆形表面，所述第二椭圆形表面是第二椭圆形的一部分，所述第二椭圆形表面在第一端部处以相切的方式在限定齿根槽底部的接合点处结合到第一椭圆形表面；以及所述第二椭圆形。
43、表面在第二端部处以相切的方式结合到承载齿侧面。齿根槽的底部在锥形齿根表面水平的下方设置于管元件的侧壁内。0027本发明的一个或多个实施方式的细节在附图和以下的说明中进行阐述。本发明的其它特征、目的，以及优点可从说明书和附图以及从权利要求中清楚得出。附图说明0028图1是用于降低疲劳应力的在螺纹齿根内具有双椭圆形构造的螺纹连接件设计的第一实施方式的局部横截面视图；0029图1A是图1所示横截面的放大部分，其中为了说明目的将螺纹的锥形角度进一步放大；0030图2是用于降低疲劳应力的在螺纹齿根内具有双椭圆形构造的螺纹连接件设计的第二实施方式的局部横截面视图；0031图2A是图2所示横截面的放大部分，。
44、其中为了说明目的将螺纹的锥形角度进一步放大；0032图3是用于降低疲劳应力的在螺纹齿根内具有双椭圆形构造的螺纹连接件设计的第三实施方式的局部横截面视图；0033图3A是图3所示横截面的放大部分，其中为了说明目的将螺纹的锥形角度进一步放大；0034图4A至图4D是示出齿顶到齿根“CTR”螺纹的不同齿根轮廓的局部横截面视说明书CN103988007A115/11页12图；0035图5是具有图1所示螺纹轮廓的管连接件的局部横截面视图；0036图6是具有图2所示螺纹轮廓的管连接件的局部横截面视图；0037图7是具有图3所示螺纹轮廓的管连接件的局部横截面视图；0038图8A是示出对于标准的现有技术CTR。
45、螺纹而言的估计的疲劳失效周期的有限元分析所生成数据的图形图示；0039图8B是示出对于本公开的双椭圆形螺纹而言的估计的疲劳失效周期的有限元分析所生成数据的图形图示；0040图9A是示出对于标准的现有技术CTR螺纹而言的应力分布的有限元分析所生成数据的图形图示；以及0041图9B是示出对于本公开的双椭圆形螺纹而言的应力分布的有限元分析所生成数据的图形图示。0042相同的附图标记在各幅附图中指示相同的元件。具体实施方式0043参见图1，在图1中示出用于降低疲劳应力的在螺纹齿根内具有双椭圆形构造的螺纹连接件设计的第一实施方式。管元件具有设置于管元件11的阳螺纹端部12上的阳螺纹100。阳螺纹100包。
46、括锥形齿根表面101。在图1中所示的第一实施方式中，锥形齿根表面101平行于螺纹轴线AA。螺纹轴线AA与管11的壁的纵向轴线DD形成约24度的角度。在该实施方式中角度的范围可从约15度到12度，以及更优选从15到45度。应该理解在该实施方式中，由于锥形齿根表面101平行于螺纹的轴线AA，因此齿根的锥形齿根表面101和螺纹轴线AA之间的角度将等于0度。然而，在该实施例的变型中，角度可具有其它值例如，参见图2。0044所述锥形齿根表面101在第一端部处由恒定曲率半径的凸出曲面102以相切的方式结合到入扣齿侧面120，以及所述锥形齿根表面101在第二端部处由恒定曲率半径的凹入曲面104结合到齿根槽1。
47、03。齿根槽103从锥形齿根表面101延伸到承载齿侧面150。0045齿根槽103包括第一部分，所述第一部分包括具有变化的曲率半径的第一椭圆形表面106。所述第一椭圆形表面106是椭圆形107的一部分。齿根槽103还包括第二部分，所述第二部分包括具有变化的曲率半径的第二椭圆形表面108。所述第二椭圆形表面108是第二椭圆形110的一部分。所述第二椭圆形表面108在第一端部处以相切的方式在限定齿根槽103底部的接合点109处结合到第一椭圆形表面106。所述第二椭圆形表面在第二端部处以相切的方式结合到承载齿侧面150。0046齿根槽103的底部位于锥形齿根表面101水平的下方。0047所述第一椭圆。
48、形107的长轴BB设置成垂直于所述第二椭圆形110的长轴CC，以及所述第一椭圆形107的长轴BB与第二椭圆形110的短轴重合与第二椭圆形110的短轴对准并重叠。该构造确保椭圆形107和110在接合点109处相切地结合。0048在图1所示的第一实施方式中，所述第二椭圆形110的长轴CC设置成垂直于承载齿侧面150。该构造确保第二椭圆形110相切地结合到承载齿侧面150。0049在图1所示的第一实施方式中，第一椭圆形107具有沿着长轴BB的第一预定直说明书CN103988007A126/11页13径D1，以及沿着短轴的第二预定直径D2；并且其中所述第二椭圆形110具有沿着长轴CC的预定直径D3，其。
49、等于所述第一椭圆形107的沿着长轴BB的直径D1，以及所述第二椭圆形110具有沿着短轴的第二直径D4，其等于第一椭圆形107的沿着短轴的直径D2。在该构造中，第一椭圆形107和第二椭圆形110的形状相同。备选地，应当理解在螺纹100的设计中，第一椭圆形107和第二椭圆形110可具有不同的相对直径。例如，第一椭圆形107可比图1中所示的实施方式更长和更窄例如，该椭圆形可成形为类似于图2中所示的椭圆形207。0050应当理解阴螺纹连接件可具有与上面所述和所示的阳螺纹100相同的元件和轮廓。0051现在参照图5，其中示出管连接件10，所述管连接件10具有第一管11，其具有阳螺纹端部12，该阳螺纹端部12具有上扣到第二管13的阴螺纹端部14的锥形阳螺纹100如图1中所示。阴螺纹端部14示出具有与阳螺纹100相同的螺纹轮廓100。如下文所述，应该理解阳螺纹和阴螺纹不必是相同的，而是阳螺纹或阴螺纹可具有如下文所述的变型。0052在图1、图1A和图5所示的第一实施方式中，承载齿侧面150远离齿根槽103以正斜率倾斜。应该注意到为了说明目的将图1A中所具有的承载齿侧面150的角度进行了夸张。这种螺纹配置在本领域内被称为梯形螺纹。承载齿侧面相对于垂直于螺纹轴线AA的线所测得的角度通常在0至5度的范围内，以及更优选地在从15至5度的范围内，以及优选。