CN207420471U - 一种油管与接箍的密封连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种油管与接箍的密封连接结构，接箍内的中部设扭矩台肩，扭矩台肩外侧依次设锥形密封面和螺纹连接段；对应油管的管端自外向内依次设有与接箍相配合的锥形密封面和螺纹连接段；接箍的螺纹连接段采用API偏梯形内螺纹，油管的螺纹连接段采用API偏梯形外螺纹；油管的管端为球面，接箍的扭矩台肩与油管管端球面的接触面为竖直平面，球面的中心轴线垂直于该竖直平面；接箍和油管接触密封时，球面与竖直平面相切形成轴向密封结构；接箍的锥形密封面与对应油管的锥形密封面形成径向密封结构，且轴向密封结构与径向密封结构均为过盈配合密封结构。本实用新型结构简单，易于加工，密封性能可靠，连接强度高，更适用于严苛的作业环境。

Description

一种油管与接箍的密封连接结构

技术领域

本实用新型涉及油管密封连接技术领域，尤其涉及一种适用于石油、天然气钻井的油管与接箍的密封连接结构。

背景技术

随着油气作业向更加苛刻的工况条件的方向发展，以及石油钻采工艺技术的不断进步，API SPEC 5B的圆螺纹和偏梯形螺纹在石油专用管领域的适用性已逐渐降低。于是世界各大石油专用管制造商纷纷致力于开发强度、密封性能俱优的特殊螺纹，主要的研究课题是如何提高管柱的连接强度和密封性能。

油套管是石油钻采工程中性能要求高、用量大的深度机械加工产品，是使用螺纹将单根油套管连接成的长达数千米并能承受数百大气压的长管柱—管状高压容器。因此螺纹的连接强度和密封性是油套管的两个主要技术指标。API圆螺纹及偏梯型螺纹不适合如稠油热采、超深井、重腐蚀进等较苛刻条件下使用，原因是与其结构、螺纹轮廓有关的密封、强度问题。圆螺纹只能承受相当于管体强度的60％～80％的拉伸负载，偏梯型螺纹接头虽然有较高的连接强度，但在较高内压下密封性能很差。此两种螺纹一般借助于在合适的载体中含铅、锌、铜、石墨和硅油等组成物的螺纹脂来实现密封，但这种形式密封一般只能在60～95℃以下温度工作。在野外钻探作业，由于作业环境差，常有杂物混入连接面中，影响密封面的密封效果。

单纯采用偏梯形螺纹连接的密封性较低，尤其是油套管下井后，在轴向拉力和一定的弯曲应力作用下，其抗气密封压力将进一步降低，同时螺纹接头发生了一次泄漏后，其二次气密封性会进一步下降。目前，很多油套管螺纹接头采用了组合密封面的设计，如申请号为201020013334.X的中国专利公开的“高密封油套管螺纹接头”，申请号为201320402218.0的中国专利公开的“一种石油套管螺纹接头”，申请号为201320854010.2的中国专利公开的一种“气密封螺纹接头”，申请号为201610390922.7的中国专利公开的“一种高性能油套管特殊螺纹连接接头”，以上螺纹接头的密封连接结构有的结构复杂，加工困难或加工成本高；有的采用球面与球面组成组成密封面，其对表面加工精度要求高，且对变形的补偿性差，导致使用过程中密封效果；有的采用径向的球面与锥面形成密封面，同样对于加工精度的要求较高，且容易影响轴向连接的紧密性，导致密封性能变差。

发明内容

本实用新型提供了一种油管与接箍的密封结构，其结构简单，易于加工，密封性能可靠，连接强度高，更适用于严苛的作业环境。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种油管与接箍的密封连接结构，所述接箍的两侧分别与对应油管连接，且两侧结构对称；接箍内的中部设扭矩台肩，扭矩台肩外侧依次设锥形密封面和螺纹连接段；对应油管的管端自外向内依次设有与接箍相配合的锥形密封面和螺纹连接段；所述接箍的螺纹连接段采用API偏梯形内螺纹，油管的螺纹连接段采用API偏梯形外螺纹；油管的管端为球面，接箍的扭矩台肩与油管管端球面的接触面为竖直平面，球面的中心轴线垂直于该竖直平面；接箍和油管接触密封时，球面与竖直平面相切形成轴向密封结构；接箍的锥形密封面与对应油管的锥形密封面形成径向密封结构，且轴向密封结构与径向密封结构均为过盈配合密封结构。

所述过盈配合密封结构的过盈量为0.02～0.20mm。

所述接箍和油管的螺纹连接段进行表面磷化处理形成磷化镀层，磷化镀层的厚度不小于20μm。

所述API偏梯形内螺纹的螺齿自接箍外端向锥形密封面方向逐渐升高，并与锥形密封面圆滑过渡，锥形密封面与扭矩台肩圆滑过渡；所述API偏梯形外螺纹的螺齿自油管管体内侧向锥形密封面方向逐渐降低，并与锥形密封面圆滑过渡，锥形密封面与管端球面圆滑过渡。

所述接箍和油管的螺纹连接段在连接时间隙内填充API螺纹脂。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)气密封性更好；

采用复合多重密封结构，以轴向和径向的金属对金属密封实现良好的密封性能；所谓金属对金属密封结构即是由光滑的金属表面弹性配合而实现密封，而不是靠螺纹牙侧面相互啮合或密封脂封堵间隙来密封；其中轴向密封结构采用球面与竖直平面相切，近似于环形的线接触，相对于球面对球面的类似环形面接触，其整体密封性更好，且对变形的补偿性也更好；更适合在严苛的作业环境下使用；

2)连接强度及抗滑脱性好；

采用API偏梯形螺纹啮合、锥面对锥面密封、直角形的反向抗扭矩台肩与管端球面配合，其连接强度高，自锁性好；

4)螺纹连接段经表面处理，耐磨性好；

由于采用金属对金属密封加过盈配合，在接箍与油管拧紧连接或卸扣脱开时，其螺纹连接段的表面容易损伤，进而影响其后续的密封性；为此螺纹连接段的表面采用磷化处理，以增强其抗磨损性；

5)结构简单，易于加工；

接箍与油管管端连接表面采用三段式结构，结构简单紧凑，易于加工，对加工设备的要求低。

附图说明

图1是本实用新型所述一种油管与接箍的密封连接结构的示意图。

图2是图1中的局部放大图。

图3是本实用新型所述接箍连接部分的示意图。

图4是本实用新型所述油管管端连接部分的示意图。

图中：1.接箍 11.接箍的螺纹连接段 12.接箍的锥形密封面 13.扭矩台肩 2.油管 21.油管的螺纹连接段 22.管端的锥形密封面 23.球面

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图1-图4所示，本实用新型所述一种油管与接箍的密封连接结构，所述接箍1的两侧分别与对应油管2连接，且两侧结构对称；接箍1内的中部设扭矩台肩13，扭矩台肩13外侧依次设锥形密封面12和螺纹连接段11；对应油管2的管端自外向内依次设有与接箍1相配合的锥形密封面22和螺纹连接段21；所述接箍1的螺纹连接段11采用API偏梯形内螺纹，油管2的螺纹连接段21采用API偏梯形外螺纹；油管2的管端为球面23，接箍1的扭矩台肩13与油管2管端球面23的接触面为竖直平面，球面23的中心轴线垂直于该竖直平面；接箍1和油管2接触密封时，球面23与竖直平面相切形成轴向密封结构；接箍1的锥形密封面12与对应油管2的锥形密封面22形成径向密封结构，且轴向密封结构与径向密封结构均为过盈配合密封结构。

所述过盈配合密封结构的过盈量为0.02～0.20mm。

所述接箍1和油管2的螺纹连接段12、22进行表面磷化处理形成磷化镀层，磷化镀层的厚度不小于20μm。

所述API偏梯形内螺纹的螺齿自接箍1外端向锥形密封面12方向逐渐升高，并与锥形密封面12圆滑过渡，锥形密封面12与扭矩台肩13圆滑过渡；所述API偏梯形外螺纹的螺齿自油管2管体内侧向锥形密封面22方向逐渐降低，并与锥形密封面22圆滑过渡，锥形密封面22与管端球面23圆滑过渡。

所述接箍1和油管2的螺纹连接段12、22在连接时间隙内填充API螺纹脂。

本实用新型所述一种油管与接箍的密封连接结构中，起密封作用的主要有两部分：其一为扭矩台肩13与管端球面23的密封面，其二为接箍和1油管2上的锥形密封面12、22，此外，螺纹连接段11、21螺齿间隙中填充的API螺纹脂在特定条件下也有密封作用。

扭矩台肩13能够提供高扭矩和良好的压缩能力，球面23对平面的密封结构能够保证轴向密封面的密封稳定；锥形密封面12、22的平面对平面的密封结构能够在复杂的综合负荷下保证整体密封的稳定性；当油管2和接箍1受到内压、拉伸及弯曲等复合载荷作用时，轴向密封结构和径向密封结构能够产生叠加的弯曲正应力,从而起到良好的密封作用。

采用的API偏梯形螺纹具有连接强度高的优点，为了克服其密封性能的不足，本实用新型改进了螺纹连接段后的密封形式。扭矩台肩13的设计有利于螺纹旋合后锁住油管2管端，有效避免因管端受到周向收缩力而缩径，降低密封面的接触应力，同时扭矩台肩13也起辅助密封作用和抗过扭矩作用。

本实用新型所述一种油管与接箍的密封连接结构可以在更大角度范围内实现弹性密封，可以在轴向、径向上抵消外来扭矩，起到很好的抗过载扭矩作用；同时加工曲线简洁，更易于加工，有利于产品的推广和应用。

本实用新型所述一种油管与接箍的密封连接结构可快速拧紧，且不容易错扣，反复上卸扣不易损坏，适用于沙漠、海洋等恶劣环境下的钻井作业使用；其抗过扭矩能力强，压缩能力好，可保证气体不泄漏。另外其加工难度低，加工速度快，对加工设备的要求低。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种油管与接箍的密封连接结构，所述接箍的两侧分别与对应油管连接，且两侧结构对称；接箍内的中部设扭矩台肩，扭矩台肩外侧依次设锥形密封面和螺纹连接段；对应油管的管端自外向内依次设有与接箍相配合的锥形密封面和螺纹连接段；其特征在于，所述接箍的螺纹连接段采用API偏梯形内螺纹，油管的螺纹连接段采用API偏梯形外螺纹；油管的管端为球面，接箍的扭矩台肩与油管管端球面的接触面为竖直平面，球面的中心轴线垂直于该竖直平面；接箍和油管接触密封时，球面与竖直平面相切形成轴向密封结构；接箍的锥形密封面与对应油管的锥形密封面形成径向密封结构，且轴向密封结构与径向密封结构均为过盈配合密封结构。

2.根据权利要求1所述的一种油管与接箍的密封连接结构，其特征在于，所述过盈配合密封结构的过盈量为0.02～0.20mm。

3.根据权利要求1所述的一种油管与接箍的密封连接结构，其特征在于，所述接箍和油管的螺纹连接段进行表面磷化处理形成磷化镀层，磷化镀层的厚度不小于20μm。

4.根据权利要求1所述的一种油管与接箍的密封连接结构，其特征在于，所述API偏梯形内螺纹的螺齿自接箍外端向锥形密封面方向逐渐升高，并与锥形密封面圆滑过渡，锥形密封面与扭矩台肩圆滑过渡；所述API偏梯形外螺纹的螺齿自油管管体内侧向锥形密封面方向逐渐降低，并与锥形密封面圆滑过渡，锥形密封面与管端球面圆滑过渡。

5.根据权利要求1所述的一种油管与接箍的密封连接结构，其特征在于，所述接箍和油管的螺纹连接段在连接时间隙内填充API螺纹脂。