CN111928038A - 一种石油专用胶管的密封接头 - Google Patents

Abstract

本发明属于胶管接头技术领域，具体的讲涉及一种石油专用胶管的密封接头，特别适用于大口径、超高压的复合式胶管。其包括插入胶管内的芯管以及设置在胶管外部的扣压环和箍套；其中，所述扣压环包括第一环体和第二环体，其分别与所述芯管构成抗拉拔结构和多级密封结构，所述箍套设置在所述扣压环的外侧将接头处锁紧，所述多级密封结构包括由前至后依次设置的面密封段、线密封段和齿密封段。该石油专用胶管密封接头实现了多级递进式密封连接、分体式扣压锁定，具有显著提高接头抗拉拔强度和耐高压密封性能并且接头处通径输送、流量稳定等优点。

Description

一种石油专用胶管的密封接头

技术领域

本发明属于胶管接头技术领域，具体的讲涉及一种石油专用胶管的密封接头，特别适用于大口径、超高压的复合式胶管。

背景技术

胶管相比普通塑料软管，侧重以高分子化学原料通过硫化等工艺挤压成型的橡胶管件，其内层一般设置钢丝或纤维缠绕的增强层，兼具柔韧和刚性双重特性，使用范围越来越广。尤其是在石油工业领域，复合式胶管除了应用在钻探油管、振动油管外，在浅海输油油管中还具有广泛的使用。

胶管的管口连接时需要专用接头结构，以确保连接牢固、密封严谨，一般的接头多为扣压式结构，胶管的管口对接处外部套装一个护套，然后用缩管机将接头处箍紧锁定。目前石油钻井用钻探胶管和内防喷管总成普遍采用一个芯子一个外套，经锁管机拉拔而成，俗称“一拉得”，在高压状态使用过程中接头脱落时有发生；其次是，该接头结构在缩管过程中，外护套极易将内部胶管压缩变形，严重影响输送介质的流量和流速。针对上述问题，有的接头结构在胶管管口对接处插入连接芯管，以提高对胶管的支撑力，但是，现有的胶管多为复合结构，中间设置增强层使得管径不断增大，接头处缩管扣压时力度非常大，一旦操作不当，很容易将芯管压缩变形，不能实现通径输送的目的，因此芯管支撑效果不佳，还有待改进；并且，上述接头结构过于简单，对胶管的锁定通常采用形式单一的三角密封结构（倒齿），扣压缩管时，扣压力度分布不均匀，易损伤胶管内侧，胶管在井下、海底等环境恶劣场合使用时，接头处受力拉伸易出现脱离、断裂、介质泄露等问题，这严重降低了胶管的结构强度和密封性能，也制约了胶管的使用范围。

发明内容

本发明的目的就是提供一种实现多级递进式密封连接、分体式扣压锁定的石油专用胶管密封接头，能够显著提高接头抗拉拔强度和耐高压密封性能并且接头处通径输送、流量稳定。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种石油专用胶管的密封接头，其特征在于：包括插入胶管内的芯管以及设置在胶管外部的扣压环和箍套；其中，所述扣压环包括第一环体和第二环体，其分别与所述芯管构成抗拉拔结构和多级密封结构，所述箍套设置在所述扣压环的外侧将接头处锁紧，所述多级密封结构包括由前至后依次设置的面密封段、线密封段和齿密封段。

构成上述一种石油专用胶管的密封接头的附加技术特征还包括：

——所述齿密封段包括设置在所述芯管外表面的多道环向倒齿，所述第二环体的内表面设置与所述环向倒齿对应的环向凸条，所述环向倒齿和环向凸条将胶管咬紧密封且二者均为多道螺旋形态或者为同轴线并行排列的形态；

——所述线密封段包括设置在所述芯管外表面的多道第一环向凹槽，所述第一环向凹槽的截面为圆弧形，所述第二环体的内表面设置与所述第一环向凹槽对应的第一环向压条，所述第一环向压条的端部与第一环向凹槽的弧形底部将胶管压紧线密封；

——所述面密封段包括设置在所述芯管外表面的多道第二环向凹槽以及设置在所述第二环体的内表面的与所述第二环向凹槽对应的第二环向压条，所述第二环向凹槽截面为倒梯形，所述第二环向压条的顶面与第二环向凹槽的底面将胶管压紧面密封；

——所述抗拉拔结构位于多级密封结构的后部，所述抗拉拔结构包括设置在所述芯管外表面的多道环向卡槽，所述第一环体内表面设置与所述环向卡槽配合的环向卡齿，所述环向卡槽和环向卡齿的截面均为倒梯形，用于至少锁紧胶管的增强层；

——所述箍套包裹所述扣压环和芯管且其在靠近芯管的一侧端部设置环型封头，所述环型封头与所述扣压环之间具有用于隔热的空腔；

——所述箍套在靠近胶管的一侧具有超出所述芯管管口的延长段，所述延长段的端部设置锁紧胶管外壁的箍圈；

——所述箍套的延长段在位于所述芯管管口处具有扩径膨胀段；

——在所述箍套与所述扣压环之间设置衬套，所述衬套将所述扣压环锁紧定位；

——所述芯管、扣压环以及箍套均由耐热合金结构钢制成，胶管为包含增强层的复合管，所述抗拉拔结构至少与胶管的增强层连接，所述多级密封结构至少与胶管的部分内胶层和增强层连接，所述芯管的内径不低于胶管内径。

本发明所提供的一种石油专用胶管的密封接头同现有技术相比，具有以下优点：其一，由于该密封接头的芯管插入胶管管口内且与套装在外部的扣压环构成多级递进式密封结构，箍套设置在扣压环的外层将接头处锁紧，扣压环既能确保与芯管锁紧胶管内侧、提高连接强度的作用，还具有缓冲缩管扣压力、保护芯管形状的效果，实现了接头处通径大流量输送、流量流速安全稳定的目的；其二，其内部的多级密封结构包括由前至后依次设置的面密封段、线密封段和齿密封段，实现了分阶段递进式密封效果，针对胶管管壁进行分层锁定密封，确保缩管扣压力度分布均衡，保护胶管内层不受损伤，具有增强密封锁紧力度和降低胶管压紧损伤的双层效果，尤其是在石油管路中，其耐高压密封效果优异；其三，由于扣压环为分体式设计，包括套装在胶管外部的第一环体和第二环体，其分别与芯管构成抗拉拔结构和多级密封结构，该分体式结构便于接头总成装配，各自功能独立又密切关联，实现了纵向抗拉伸和环向强密封相结合，还能够进一步分散锁紧扣压力，使内部衬管、芯管受力更加均衡，防止芯管流量内径发生改变，为实现接头通径输送、大流量输送提供了保证。

附图说明

图1为本专利一种石油专用胶管密封接头的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所提供的一种石油专用胶管密封接头的结构和工作原理作进一步的详细说明。

参见图1，为本发明所提供的一种石油专用胶管密封接头的结构示意图。构成该新型密封接头的结构包括插入胶管1内的芯管2以及设置在胶管1外部的扣压环3和箍套4；其中，扣压环3包括第一环体31和第二环体32，其分别与芯管2构成抗拉拔结构和多级密封结构，箍套4设置在扣压环3的外侧将接头处锁紧，多级密封结构包括由前至后依次设置的面密封段321、线密封322段和齿密封段323。

其工作原理为：将芯管2插入到胶管1管口内，芯管2的外部分别套装第一环体31和第二环体32，其中，第一环体31位于芯管2的后部，二者压紧胶管1的增强层11（钢丝缠绕）构成抗拉拔结构；第二环体32位于芯管2的前部，二者压紧胶管1的内胶层和增强层11构成多级密封结构，其分别与胶管1内侧实现面密封、线密封322和齿密封的递进式复合密封方式，确保密封严谨、胶层不受损伤，防止脱节泄露，箍套4将整个接头处锁定，进一步提高了接头总成的连接结构强度和耐高压密封性能，同时，扣压环还能够分散缩管扣压力度，保护芯管2不受形变影响，实现接头通径输送的目的。

在构成上述石油专用胶管1密封接头的结构中，

——优选地，上述齿密封段323包括设置在芯管2外表面的多道环向倒齿301，第二环体32的内表面设置与环向倒齿301对应的环向凸条302，环向倒齿301和环向凸条302将胶管1咬紧密封且二者均为多道螺旋形态或者为同轴线并行排列的形态，该齿状咬合结构特别增强了连接强度，抗拉伸、防脱离，最好将胶管1的增强层11，置于该齿密封段323内；

——上述线密封322段包括设置在芯管2外表面的多道第一环向凹槽303，第一环向凹槽303的截面为圆弧形，第二环体32的内表面设置与第一环向凹槽303对应的第一环向压条304，第一环向压条304的端部与第一环向凹槽303的弧形底部将胶管1压紧线密封322，该线密封322段内的密封线为多道同轴心的螺旋状或并行排列，防止输送介质向后面的齿密封段323渗漏，同时第一环向压条304的端部将胶管1压紧时，第一环向凹槽303的弧形底两侧为胶层变形提供了冗余空间，即底部实现压紧线密封322，两侧容纳变形胶层，防止胶层受损，提高密封安全效果，胶管1的增强层11和部分内胶层/外胶层均可以置于该线密封322段内；

——上述面密封段321包括设置在芯管2外表面的多道第二环向凹槽305以及设置在第二环体32的内表面的与第二环向凹槽305对应的第二环向压条306，第二环向凹槽305截面为倒梯形，第二环向压条306的顶面与第二环向凹槽305的底面将胶管1压紧面密封，该面密封段321内的密封面为多道同轴心的螺旋带状或并行排列环状，防止输送介质向后面的线密封322段渗漏，同时倒梯形的齿状啮合结构既能为稳定管口与胶管1结合提供足够的压力，又能确保有效的密封面积，胶管1的内胶层、增强层11或者部分外胶层均可以置于该面密封段321内；

需要说明的是，由于石油专用胶管1的管径较大，管壁较厚，第二扣压环与芯管2构成的多级密封结构对胶管1进行分层压紧密封，第二环体32内表面的环向凸条302、第一环向压条304、第二环向压条306的截面设置为矩形即可，当然，也可以根据芯管2外表面的结构进行配合，比如齿密封段323，环向凸条302的截面也可以设置为倒齿状；线密封322段，第一环向压条304的截面可以设置为锥形；面密封段321，第二环向压条306的截面可以设置为倒梯形；同时，根据各个密封段内胶管1层次不同，可以对其间距、数量、大小进行适应性调整，以满足实际工况要求；

进一步的，为增强管道通径输送的效果，上述多级密封结构最好设置在芯管2和扣压环3之间的锥形斜面内，即芯管2插入胶管1内的部分呈锥状，其锥尖端口的直径可以与胶管1的内径一致，即实现胶管1对接后，其内部输送的流量、流速前后完全无变化，通径效果更好，真正实现了无流阻、通畅运行；

——作为较佳的实施方式，上述抗拉拔结构位于多级密封结构的后部，抗拉拔结构包括设置在芯管2外表面的多道环向卡槽307，第一环体31内表面设置与环向卡槽307配合的环向卡齿308，环向卡槽307和环向卡齿308的截面均为倒梯形，用于至少锁紧胶管1的增强层11，倒梯形的齿状咬合结构能够更加安全稳定的锁紧胶管1的增强层11，防止接头纵向拉伸时内部脱节，密封失稳现象，同时，实现了抗拉拔功能和密封连接功能的相互独立，在锁管扣压时，各自受力更加均衡，防止扣压力损伤胶层或者改变芯管2内径，保障接头处通径输送；

——优选地，上述箍套4包裹扣压环3和芯管2且其在靠近芯管2的一侧端部设置环型封头41，环型封头41与扣压环3之间具有用于隔热的空腔40，隔热空腔40可以阻断热力传播，防止接头焊接作业时，热量熔断胶层或者损坏多级密封结构，提高了密封接头的使用安全性能；

——进一步的，上述箍套4在靠近胶管1的一侧具有超出芯管2管口的延长段42，延长段42的端部设置锁紧胶管1外壁的箍圈43，延长段42深入包裹住胶管1根部并用箍圈43定位，对胶管1运动由导向保护作用，防止芯管2、第二环体32的端部磨损、弯折胶管1，提高接头管线的使用寿命；

——进一步的，上述箍套4的延长段42在位于芯管2管口处具有扩径膨胀段44，石油专用胶管1输送压力高，管件与接头的结合处由于内部压力或外部抻拽作用，出现胶层堆叠、扭曲，相互磨损严重，扩径膨胀段44为胶层变形提供了冗余空间，起到保护胶管1和密封结构的作用；

——由于箍套4的两端部通过环型封头41、箍圈43分别与芯管2、胶管1外壁扣压固定，起到定位内部扣压环3的作用，进一步的，在上述箍套4与扣压环之间设置衬套5，衬套5将扣压环3锁紧定位，防止扣压环3在锁管扣压或接头工作受压时出现位置窜动，出现密封结构失稳现象，也增强了接头复合结构的整体强度，多个部件连接结合更加紧密牢固；

进一步的，箍套4的内表面设置多道环向缓冲槽45，缓冲槽45为同轴线并行排列或螺旋结构，缓冲槽45发生形变后，表面积得到延展，可以更加箍紧胶管1外壁和芯管2，接头部位更加稳固，具有提高锁紧力，防止脱节的效果，同时，缓冲槽45与箍圈43、环型封头41配合使用，能减缓锁管扣压时对芯管2的作用力，使扣压环3的受力更加均匀，双头封堵防止异物进入接头结构内部，提高了密封接头的安全性能；

——优选地，上述芯管2、扣压环3以及箍套4均由耐热合金结构钢制成，其机械强度高，耐压耐腐蚀，加工制造方便，使用性能和经济效益好，胶管1为包含增强层11的复合管，其中，抗拉拔结构至少与胶管1的增强层11连接，多级密封结构至少与胶管1的部分内胶层/外胶层和增强层11连接，芯管2的内径最好不低于胶管1内径，以保证通径输送，介质通过接头时流量、流速无变化。

Claims (10)

1.一种石油专用胶管的密封接头，其特征在于：包括插入胶管内的芯管以及设置在胶管外部的扣压环和箍套；其中，所述扣压环包括第一环体和第二环体，其分别与所述芯管构成抗拉拔结构和多级密封结构，所述箍套设置在所述扣压环的外侧将接头处锁紧，所述多级密封结构包括由前至后依次设置的面密封段、线密封段和齿密封段。

2.根据权利要求1所述的一种石油专用胶管的密封接头，其特征在于：所述齿密封段包括设置在所述芯管外表面的多道环向倒齿，所述第二环体的内表面设置与所述环向倒齿对应的环向凸条，所述环向倒齿和环向凸条将胶管咬紧密封且二者均为多道螺旋形态或者为同轴线并行排列的形态。

3.根据权利要求1所述的一种石油专用胶管的密封接头，其特征在于：所述线密封段包括设置在所述芯管外表面的多道第一环向凹槽，所述第一环向凹槽的截面为圆弧形，所述第二环体的内表面设置与所述第一环向凹槽对应的第一环向压条，所述第一环向压条的端部与第一环向凹槽的弧形底部将胶管压紧线密封。

4.根据权利要求1所述的一种石油专用胶管的密封接头，其特征在于：所述面密封段包括设置在所述芯管外表面的多道第二环向凹槽以及设置在所述第二环体的内表面的与所述第二环向凹槽对应的第二环向压条，所述第二环向凹槽截面为倒梯形，所述第二环向压条的顶面与第二环向凹槽的底面将胶管压紧面密封。

5.根据权利要求1所述的一种石油专用胶管的密封接头，其特征在于：所述抗拉拔结构位于多级密封结构的后部，所述抗拉拔结构包括设置在所述芯管外表面的多道环向卡槽，所述第一环体内表面设置与所述环向卡槽配合的环向卡齿，所述环向卡槽和环向卡齿的截面均为倒梯形，用于至少锁紧胶管的增强层。

6.根据权利要求1所述的一种石油专用胶管的密封接头，其特征在于：所述箍套包裹所述扣压环和芯管且其在靠近芯管的一侧端部设置环型封头，所述环型封头与所述扣压环之间具有用于隔热的空腔。

7.根据权利要求1或6所述的一种石油专用胶管的密封接头，其特征在于：所述箍套在靠近胶管的一侧具有超出所述芯管管口的延长段，所述延长段的端部设置锁紧胶管外壁的箍圈。

8.根据权利要求7所述的一种石油专用胶管的密封接头，其特征在于：所述箍套的延长段在位于所述芯管管口处具有扩径膨胀段。

9.根据权利要求1所述的一种石油专用胶管的密封接头，其特征在于：在所述箍套与所述扣压环之间设置衬套，所述衬套将所述扣压环锁紧定位。

10.根据权利要求1所述的一种石油专用胶管的密封接头，其特征在于：所述芯管、扣压环以及箍套均由耐热合金结构钢制成，胶管为包含增强层的复合管，所述抗拉拔结构至少与胶管的增强层连接，所述多级密封结构至少与胶管的部分内胶层和增强层连接，所述芯管的内径不低于胶管内径。

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