CN116411819A

CN116411819A - 一种油管密封连接结构

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Publication number: CN116411819A
Application number: CN202210014598.4A
Authority: CN
Inventors: 王世洁; 苏鹏; 赵海洋; 贾晓斌; 李渭亮; 万小勇; 杜春朝; 黄亮; 黄传艳; 张�杰; 李丹丹; 邹宁; 许克亮
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Northwest Oil Field Co
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Northwest Oil Field Co
Priority date: 2022-01-05
Filing date: 2022-01-05
Publication date: 2023-07-11

Abstract

本发明涉及用于石油行业的油管连接技术领域，具体涉及一种油管密封连接结构，包括通过螺纹连接的接箍和管体，接箍的内表面包括第一部分和第二部分，第一部分为靠近管体的部分，第二部分为靠近管体的端面的部分；第一部分为自接箍端面向内侧方向锥度逐渐增大的不规则弧面，第一部分上设置偏梯形内螺纹，第二部分为锥度不变的锥面；管体的外表面包括第三部分和第四部分，第三部分为与第一部分配合的不规则弧面，第四部分为与第二部分配合的锥面；第三部分上设置偏梯形外螺纹。本发明能够减少螺纹粘扣几率，降低螺纹磨损风险，增加连接结构的密封性能和使用寿命，并且可靠性高，并且温度补偿能力好，自紧效果好，所需的预紧轴向力小。

Description

一种油管密封连接结构

技术领域

本发明涉及用于石油行业的油管连接技术领域，具体涉及一种油管密封连接结构。

背景技术

石油资源是一种不可再生的资源，随着世界各国的油气使用量需求不断增大，但是可以动用的剩余油气储量也越来越少，开采难度也越来越大。随着全球范围油气资源需求的增加，一些腐蚀环境严酷的油气田相继投入开发，油套管因腐蚀引起的损坏问题，已成为困扰石油开采工业的一大难题。

地层中的原油中都含有一定量的CO₂和H₂S，两种物质都属于腐蚀性物质，CO₂与水结合将会产生弱酸。实验表明，如果金属遭受强酸腐蚀，则会在其表面产生层保护膜，而弱酸腐蚀的前提下保护膜并不会形成，因此，弱酸对管道的腐蚀要高于强酸。H₂S的存在将会使得管道金属产生晶间蚀，进而使得油管产生脆性开裂。另一方面，目前对于CO₂和H₂S的单独腐蚀问题研究较为深入，而两者共同存在的前提下会产生协同作用，进而使得腐蚀速率进一步加快，但是两者之间如何产生协同作用并不明确。

温度也是影响油管腐蚀的重要因素，地层中的原油温度都相对较高，随着温度的升高，油管的腐蚀速率也将会加快，目前的研究成果表明，温度对油管腐蚀速率的影响存在两个极点，随着温度的升高，油管的腐蚀速率将会呈现出先升高、再降低、再升高的趋势，这主要是因为随着温度的升高，分子的活性增加，进而使得腐蚀速率加快，当温度达到一定数值后，油管表面将会产生保护膜，进而使得腐蚀速率降低，但是随着温度的进一步升高，保护膜将会被破坏，进而使得腐蚀速率进一步加快。

采油工艺也逐步发展至高温、高压地层以及深井、超深井、热采井等，油井管是石油勘探开发所必须的重要物资和器材，油管失效直接造成油田正常生产的中断、设备损坏和油气泄漏，在恶劣环境下，高压和腐蚀是造成油管失效的主要原因之一。油气田套管柱密封泄漏现象不仅对后续施工影响巨大，对环境和社会都会造成巨大的安全隐患。

针对铝合金油管酸压工况易腐蚀特征，研发一种密封性能强的油管连接结构是非常重要的。专利CN102852466B公开了一种特殊偏梯形螺纹油套管连接接头，包括通过螺纹连接的接箍及管体，接箍内壁的轴向中部设置有环状的内台阶柱面，接箍的两端加工有标准偏梯形内螺纹，偏梯形内螺纹靠近内台阶柱面的后端设置有内密封螺纹，管体端部的外壁上加工有标准偏梯形外螺纹，偏梯形外螺纹的前端设置有外密封螺纹，内密封螺纹与外密封螺纹采用承载面牙侧角为负角度的特殊偏梯形螺纹。该连接接头在接箍及管体的标准偏梯形螺纹的端部增加了承载面牙侧角采用负角度的特殊偏梯形螺纹，形成倒钩式牙型梯型螺纹结构，并且在螺纹的端部增加了抗压缩载荷的承载接触面，大大增加了接头的连接强度和抗压缩载荷能力，同时提高了其抗扭矩性能。但是该连接接头中的管体和接箍的螺纹斜面锥度恒定不变，将导致内外螺纹出现粘扣现象，进而导致螺纹变形影响密封性能。

因此，亟需涉及一种密封性能更优的油管密封连接结构。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种油管密封连接结构，目的在于改善内外螺纹粘扣现象，提高密封性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种油管密封连接结构，包括通过螺纹连接的接箍和管体，所述接箍的内表面包括第一部分和第二部分，第一部分为靠近所述管体的部分，第二部分为靠近所述管体的端面的部分；所述第一部分为自接箍端面向内侧方向锥度逐渐增大的不规则弧面，所述第一部分上设置偏梯形内螺纹，所述第二部分为锥度不变的锥面；所述管体的外表面包括第三部分和第四部分，所述第三部分为与所述第一部分配合的不规则弧面，所述第四部分为与所述第二部分配合的锥面；所述第三部分上设置偏梯形外螺纹。

进一步地，所述偏梯形内螺纹与所述偏梯形外螺纹的接合面包括导向面和负角度承载面，所述负角度承载面与所述接箍径向之间角度为3°-7°。

进一步地，所述偏梯形内螺纹与所述偏梯形外螺纹旋合在一起后每牙的过盈量为0.2-0.28mm。

进一步地，所述第二部分的内侧端面沿轴向向内凹陷形成凹槽，所述第四部分的端面沿轴向向外凸起形成凸肩，所述凸肩与所述管体径向之间的角度为-10°至-21°。

更进一步地，所述凸肩与所述管体径向之间的角度为-16°，所述凹槽的过渡圆弧为0.9mm，所述凸肩的过渡圆弧为1mm。

进一步地，所述第一部分的外侧端面设置衬套，所述衬套套设在所述管体上，所述衬套与所述接箍通过螺纹连接，所述衬套的端面与所述接箍之间设置第一密封圈。

更进一步地，所述第一密封圈包括O形密封圈，所述O形密封圈的外表面包裹一层聚四氟乙烯包覆层。

更进一步地，所述衬套与所述接箍接触的内端面设置45°倒角。

进一步地，所述第二部分上设置密封槽，所述密封槽内设置第二密封圈。

更进一步地，所述密封槽为V型槽，所述第二密封圈包括O形密封圈，所述O形密封圈的外表面包裹一层聚四氟乙烯包覆层。

进一步地，所述管体的材质为铝合金，所述接箍的材质为铝合金。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)通过将接箍内表面划分为第一部分和第二部分，将管体的外表面划分为第三部分和第四部分，第一部分和第三部分为相配合的不规则弧面，并在第一部分和第三部分上设置偏梯形螺纹，螺纹旋入过程中，螺纹接触面逐渐增大，因此，能够减少螺纹粘扣几率，降低螺纹磨损风险，增加连接结构的密封性能和使用寿命。

(2)通过设置衬套，并在衬套与接箍的接触面上设置密封圈，使连接结构形成双重密封，增加连接结构的密封性能，增加抗腐蚀性能；并在第二部分的端面与第四部分的端面形成负角度凸肩设置，形成金属密封结构，双重密封结合负角度凸肩形成的金属密封，使的连接结构可靠性高，并且温度补偿能力好，自紧效果好，所需的预紧轴向力小。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中A处的放大图。

图3为图1中B处的放大图。

图4为所述衬套的结构示意图。

附图标记说明：

1-衬套；2-第一密封圈；3-接箍；4-第二密封圈；5-导向面；6-管体；7-负角度承载面。

具体实施方式

下面将结合附图说明对本发明的技术方案进行清楚的描述，显然，所描述的实施例并不是本发明的全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-2所示，本发明提供一种油管密封连接结构，包括通过螺纹连接的接箍3和管体6，所述接箍3的内表面包括第一部分和第二部分，第一部分为靠近所述管体6的部分，第二部分为靠近所述管体6的端面的部分；所述第一部分为自接箍3的端面向内侧方向锥度逐渐增大的不规则弧面，所述第一部分上设置偏梯形内螺纹，所述第二部分为锥度不变的锥面；所述管体6的外表面包括第三部分和第四部分，所述第三部分为与所述第一部分配合的不规则弧面，所述第四部分为与所述第二部分配合的锥面；所述第三部分上设置偏梯形外螺纹。

所述偏梯形内螺纹与所述偏梯形外螺纹的接合面包括导向面5和负角度承载面7，所述负角度承载面7与所述接箍3径向之间角度为3°-7°，优选为5°。偏梯形螺纹连接形成倒钩式牙型，由于负角度承载面7为负角度，偏梯形螺纹的牙型宽度小于标准偏梯形螺纹的牙宽，因此，不会造成旋合时内外螺纹的任何干涉。并且，所述偏梯形内螺纹与所述偏梯形外螺纹旋合在一起后，每牙的过盈量为0.2-0.28mm，优选为0.25mm，保证连接结构的密封性能。

如图3所示，所述第二部分的内侧端面沿轴向向内凹陷形成凹槽，所述第四部分的端面沿轴向向外凸起形成凸肩，所述凸肩与所述管体径向之间的角度γ为-10°至-21°，优选为-16°，所述凹槽的过渡圆弧为0.9mm，所述凸肩的过渡圆弧为1mm。所述凹槽与所述凸肩配合形成金属密封结构，提高连接结构的抗扭据能力和密封性，并且，金属材质的密封结构受热变形较小，起到辅助密封的作用。

所述第一部分的外侧端面设置衬套1，如图4为所述衬套1的结构示意图，所述衬套1套设在所述管体6上，所述衬套1与所述接箍3通过螺纹连接，所述衬套1的端面与所述接箍3之间设置第一密封圈2。所述第一密封圈2包括O形密封圈，所述O形密封圈的外表面包裹一层聚四氟乙烯包覆层，聚四氟乙烯材质摩擦系数小，采用聚四氟乙烯包裹O型密封圈能够减少密封圈的磨损，结合O型密封圈的弹性预紧力，能够达到零泄露，提高密封圈的使用寿命。

所述衬套1与所述接箍3接触的内端面设置45°倒角，便于衬套1的安装。

所述第二部分上设置密封槽，所述密封槽内设置第二密封圈4，进一步增加连接结构的密封性能。所述密封槽为V型槽，所述第二密封圈4包括O形密封圈，所述O形密封圈的外表面包裹一层聚四氟乙烯包覆层。

所述管体6的材质为铝合金，所述接箍3的材质为铝合金，铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性。

以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种油管密封连接结构，包括通过螺纹连接的接箍和管体，其特征在于，所述接箍的内表面包括第一部分和第二部分，第一部分为靠近所述管体的部分，第二部分为靠近所述管体的端面的部分；所述第一部分为自接箍端面向内侧方向锥度逐渐增大的不规则弧面，所述第一部分上设置偏梯形内螺纹，所述第二部分为锥度不变的锥面；所述管体的外表面包括第三部分和第四部分，所述第三部分为与所述第一部分配合的不规则弧面，所述第四部分为与所述第二部分配合的锥面；所述第三部分上设置偏梯形外螺纹。

2.根据权利要求1所述的油管密封连接结构，其特征在于，所述偏梯形内螺纹与所述偏梯形外螺纹的接合面包括导向面和负角度承载面，所述负角度承载面与所述接箍径向之间角度为3°-7°。

3.根据权利要求1所述的油管密封连接结构，其特征在于，所述偏梯形内螺纹与所述偏梯形外螺纹旋合在一起后，每牙的过盈量为0.2-0.28mm。

4.根据权利要求1所述的油管密封连接结构，其特征在于，所述第二部分的内侧端面沿轴向向内凹陷形成凹槽，所述第四部分的端面沿轴向向外凸起形成凸肩，所述凸肩与所述管体径向之间的角度为-10°至-21°。

5.根据权利要求4所述的油管密封连接结构，其特征在于，所述凸肩与所述管体径向之间的角度为-16°，所述凹槽的过渡圆弧为0.9mm，所述凸肩的过渡圆弧为1mm。

6.根据权利要求1所述的油管密封连接结构，其特征在于，所述第一部分的外侧端面设置衬套，所述衬套套设在所述管体上，所述衬套与所述接箍通过螺纹连接，所述衬套的端面与所述接箍之间设置第一密封圈。

7.根据权利要求6所述的油管密封连接结构，其特征在于，所述第一密封圈包括O形密封圈，所述O形密封圈的外表面包裹一层聚四氟乙烯包覆层。

8.根据权利要求6所述的油管密封连接结构，其特征在于，所述衬套与所述接箍接触的内端面设置45°倒角。

9.根据权利要求1所述的油管密封连接结构，其特征在于，所述第二部分上设置密封槽，所述密封槽内设置第二密封圈。

10.根据权利要求9所述的油管密封连接结构，其特征在于，所述密封槽为V型槽，所述第二密封圈包括O形密封圈，所述O形密封圈的外表面包裹一层聚四氟乙烯包覆层。