CN223754033U - 一种油套管气密封结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及到一种管件密封连接技术领域，具体涉及到一种油套管气密封结构。包括管件和接箍，管件的连接段上加工有外螺纹，接箍的连接段上加工有内螺纹，管件端部和接箍内分别加工有外斜角接触面和内斜角接触面，内斜角接触面外侧的接箍上开设有环槽，环槽的断面呈倒L形，环槽内安装有密封环，外斜角接触面与密封环密封接触，密封环的上端设置有上凸缘，远离内螺纹的密封环的内缘面上设置有侧凸缘，环槽的槽壁上开设有上凹槽和侧凹槽，上凸缘卡接在上凹槽中，侧凸缘卡接在侧凹槽中。通过密封环的上凸缘和侧凸缘分别卡入环槽的上凹槽和侧凹槽，形成双向机械锁紧，避免密封环因振动或压力波动从环槽中脱出。

Description

一种油套管气密封结构

技术领域

本实用新型涉及到一种管件密封连接技术领域，具体涉及到一种油套管气密封结构。

背景技术

随着油藏埋深增加,石油钻采条件日益苛刻,油井管柱受到的载荷工况愈来愈复杂,油井管螺纹接头失效已成为各油田遇到的主要问题之一.开发连接强度和密封性能更优越的特殊螺纹接头，本发明在于解决在超深气井有关螺纹接头处失效的问题。

在油田油套管泄漏与断裂事故中，失效位置多处于油管接头螺纹处，应力、腐蚀是引起油管断裂的主要原因，油管在上卸口中发生的不同程度的粘扣导致油套管在超深井中螺纹密封失效。

申请号为CN200820222272.6，名称为《一种油井用油管或气井用套管的螺纹连接结构》的专利文件中公开了一种结构简单、密封性能好的螺纹连接结构。将主密封结构设计为内密封锥面、外密封球面密封，外密封球面光滑过渡，密封结构更容易实现配合，主密封面上的接触压力分布均匀，因此可有效密封套管内部流体。通过设置密封槽，添加密封圈后与外螺纹啮合，增加弹性密封结构，可有效密封套管的外部流体。不仅能够密封内部流体，也可以密封来自套管外部的流体，密封可靠性大大增加，气密封抗力可以达到管体内壁屈服压力。在该专利中，接箍的密封槽中安装特氟隆密封圈，拧紧后，管体上的外螺纹、外密封和外台肩，分别与接箍上的内螺纹、特氟隆密封圈、内密封柱面、内密封锥面和内台肩形成过盈配合。内、外螺纹互相啮合后，两部分连接在一起，保证接头部位的连接强度。外台肩与接箍的内台肩紧密接触，包装两部件定位，防止内、外螺纹干涉量过大；管体上的外密封面与接箍上的内密封面发生过盈配合，可以密封住管体的内部压力，防止套管内部的流体泄漏，与此同时，外螺纹牙紧紧嵌入密封槽中的特氟隆密封圈，泄漏通道被堵塞，可以密封住管体的外部压力，防止套管外部的流体进入套管柱内。在油管连接的过程中，管架上的油管被气动绞车吊后利用液压大钳卡持，然后利用液压大钳将被卡持的油管与井内的油管的接箍进行连接并形成油管管柱。被吊起的油管与井内油管的接箍连接过程中，油管端部密封面容易出现磕伤，即上述专利中外密封柱面和外台肩容易受到碰撞后造成密封失效，导致被磕伤的外密封柱面和外台肩不能够有效的与接箍上的内密封柱面、内密封锥面和内台肩进行密封。油管管柱在工作过程中，井液容易进入到外螺纹和内螺纹之间，从而导致内螺纹和为螺纹被腐蚀，进而降低了油管的使用寿命。因此，需要对油管和接箍的螺纹连接结构进行优化。

为了解决上述技术问题，公开号为CN221799695U的专利文件公开了一种油套管气密扣接头，包括油管和接箍，油管的连接段上依次加工有外螺纹、外封闭面和外斜角接触面，接箍的连接段上依次加工有内螺纹、内封闭面和内斜角接触面，外封闭面和内封闭面对应设置，外封闭面包括相连接的外锥面和外密封柱面，内封闭面包括相连接的内锥面和内密封柱面，内螺纹和外螺纹螺纹连接，内锥面和外锥面过盈配合，内密封柱面和外密封柱面过盈配合，外斜角接触面和内斜角接触面过盈配合，内密封柱面和内斜角接触面的连接处开设有断面呈倒L形的环槽，环槽内安装有组合橡胶圈，外密封柱面和外斜角接触面与组合橡胶圈密封接触。通过设置组合橡胶圈，当油管端部的密封面被磕伤后，能够保证油管和接箍连接后的密封性能。油管和接箍连接完成后，内密封环能够与外密封柱面和外斜角接触面密封接触，通过内密封环能够增加两道密封面。提高油管和接箍的密封效果。但是，组合橡胶圈位于环槽中，其仅被环槽的上槽壁限位，组合橡胶圈容易从环槽中脱出。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种密封性能好，能够避免油管的外螺纹和接箍的内螺纹与井液接触，能够有效保护内螺纹和外螺纹，进而能够提高接箍和管件使用寿命的油套管气密封结构。该油套管气密封结构的密封圈不易脱出，稳定性能好。

为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：

一种油套管气密封结构，包括管件和接箍，管件的连接段上加工有外螺纹，接箍的连接段上加工有内螺纹，内螺纹和外螺纹螺纹连接，管件端部和接箍内分别加工有外斜角接触面和内斜角接触面，外斜角接触面和内斜角接触面过盈配合，内斜角接触面外侧的接箍上开设有环槽，环槽的断面呈倒L形，环槽内安装有密封环，外斜角接触面与密封环密封接触，密封环的上端设置有上凸缘，远离内螺纹的密封环的内缘面上设置有侧凸缘，环槽的槽壁上开设有上凹槽和侧凹槽，上凹槽与上凸缘对应，侧凹槽与侧凸缘对应，上凸缘卡接在上凹槽中，侧凸缘卡接在侧凹槽中。

具体的，所述管件的连接段上加工有外封闭面和外斜角接触面，接箍的连接段上加工有内封闭面和内斜角接触面，外封闭面和内封闭面对应设置，外封闭面包括相连接的外锥面和外密封柱面，内封闭面包括相连接的内锥面和内密封柱面，内锥面和外锥面过盈配合，内密封柱面和外密封柱面过盈配合。

具体的，所述外密封柱面与密封环密封接触。

具体的，所述环槽的上槽壁为上锥面，上锥面外沿向内螺纹方向倾斜，密封环上端面为上贴合锥面，上贴合锥面与上锥面贴合，上凹槽开设在上锥面上。

具体的，靠近内螺纹的密封环的内缘面为密封锥面，密封锥面远离内螺纹的一端向接箍中心方向倾斜，密封锥面与内密封柱面相对的一端直径相等。

具体的，所述远离内螺纹的密封环的内缘面为侧贴合锥面，环槽靠近接箍轴心的槽壁为侧锥面，侧锥面靠近内螺纹的一端向接箍外侧方向倾斜，侧贴合锥面与侧锥面贴合，侧凹槽开设在侧锥面上。

具体的，所述密封环内设置有断面呈倒L形的筋环，筋环由弹性材质制成，筋环一端延伸至上凸缘内，筋环另一端延伸至侧凸缘内。

具体的，所述筋环由PVC材质制成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、通过密封环的上凸缘和侧凸缘分别卡入环槽的上凹槽和侧凹槽，形成双向机械锁紧，避免密封环因振动或压力波动从环槽中脱出。

2、外密封柱面与密封锥面 的过盈配合形成第一道密封；外斜角接触面与密封环的紧抵形成第二道密封，内锥面和外锥面、内密封柱面和外密封柱面 的过盈配合提供第三、四道密封。四道冗余密封层，即使油管端部密封面因磕伤局部失效，仍能通过其他密封层保障整体密封性。气密封抗压强度达到管体屈服压力的90%以上，适用于超深井高压、高温环境。

3、外斜角接触面与内斜角接触面作为主承载结构，减少螺纹啮合区域的应力集中。

4、密封环内部嵌入倒L形PVC筋环，一端延伸至上凸缘，另一端延伸至侧凸缘，筋环提供弹性支撑，使密封环在安装时能适度形变以适应环槽，同时增强凸缘的抗剪切能力。

5、环槽的上槽壁设计为上锥面，密封环的上贴合锥面与之匹配；环槽侧壁的侧锥面与密封环的侧贴合锥面配合。锥面贴合形成渐进式压紧，装配时自动校正密封环位置，减少安装偏差。倾斜锥面在高压下产生径向分力，进一步增强密封环与槽壁的贴合度，因此，装配效率得到提升，密封面接触压力分布得到均匀性提高。

附图说明

图1为管件与接箍分体结构的剖视图。

图2为图1中A区域的放大图。

图3为管件与接箍连接后的剖视图。

图4为图3中B区域的放大图。

图5为接箍的部分结构剖视图。

图6为图5中C区域的放大图。

图7为密封环的剖视图。

图8为图7中D区域的放大图。

附图中的零部件名称为：1、外螺纹,2、内螺纹,3、外密封柱面,4、内密封柱面,5、外斜角接触面,6、内斜角接触面,7、外锥面,8、内锥面,9、接箍,10、管件,11、密封环,12、筋环,13、环槽,14、上凹槽,15、侧凹槽,16、上凸缘,17、侧凸缘，18、上锥面，19、侧锥面，20、上贴合锥面，21、侧贴合锥面，22、密封锥面。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一：参照图1-图8所示，一种油套管气密封结构，包括管件10和接箍9，管件10的连接段上加工有外螺纹1，接箍9的连接段上加工有内螺纹2，内螺纹2和外螺纹1螺纹连接，管件10端部和接箍9内分别加工有外斜角接触面5和内斜角接触面6，外斜角接触面5和内斜角接触面6过盈配合，内斜角接触面6外侧的接箍9上开设有环槽13，环槽13的断面呈倒L形，环槽13内安装有密封环11，外斜角接触面5与密封环11密封接触，密封环11的上端设置有上凸缘16，远离内螺纹2的密封环11的内缘面上设置有侧凸缘17，环槽13的槽壁上开设有上凹槽14和侧凹槽15，上凹槽14与上凸缘16对应，侧凹槽15与侧凸缘17对应，上凸缘16卡接在上凹槽14中，侧凸缘17卡接在侧凹槽15中。

所述管件10的连接段上加工有外封闭面和外斜角接触面5，接箍9的连接段上加工有内封闭面和内斜角接触面6，外封闭面和内封闭面对应设置，外封闭面包括相连接的外锥面7和外密封柱面3，内封闭面包括相连接的内锥面8和内密封柱面4，内锥面8和外锥面7过盈配合，内密封柱面4和外密封柱面3过盈配合。所述外密封柱面3与密封环11密封接触。

所述环槽13的上槽壁为上锥面18，上锥面18外沿向内螺纹2方向倾斜，密封环11上端面为上贴合锥面20，上贴合锥面20与上锥面18贴合，上凹槽14开设在上锥面18上。

靠近内螺纹2的密封环11的内缘面为密封锥面22，密封锥面22远离内螺纹2的一端向接箍9中心方向倾斜，密封锥面22与内密封柱面4相对的一端直径相等。

所述远离内螺纹2的密封环11的内缘面为侧贴合锥面21，环槽13靠近接箍9轴心的槽壁为侧锥面19，侧锥面19靠近内螺纹2的一端向接箍9外侧方向倾斜，侧贴合锥面21与侧锥面19贴合，侧凹槽15开设在侧锥面19上。

将密封环11安装到环槽13内后，上凸缘16卡接在上凹槽14内，侧凸缘17卡接在侧凹槽15中，由于上锥面18外沿向内螺纹2方向倾斜，密封环11上端面为上贴合锥面20，上贴合锥面20与上锥面18贴合，以及侧锥面19靠近内螺纹2的一端向接箍9外侧方向倾斜，侧贴合锥面21与侧锥面19贴合，上锥面18和侧锥面19能够对密封环11进行卡持，能够提高密封环11在环槽13内的稳定性能。

管件10和接箍9连接后，通过内锥面8和外锥面7的过盈配合、内密封柱面4和外密封柱面3的过盈配合、外斜角接触面5和内斜角接触面6的过盈配合，能够使得管件10和接箍9密封连接。

外斜角接触面5和内斜角接触面6密封紧抵后能够有效防止内螺纹2和外螺纹1的干涉量过大而造成内螺纹2和外螺纹1的损坏。

管件10和接箍9连接的过程中，外密封柱面3能够与密封环11的密封锥面22密封接触。由于密封锥面22与内密封柱面4相对的一端直径相等，因此，管件10旋进接箍9内的过程中，外密封柱面3能够平滑的与密封锥面22密封接触，且随着管件10不断的旋进接箍9，外密封柱面3对密封锥面22的挤压力逐渐增加。

随着管件10不断的向接箍9内旋进，外斜角接触面5和内斜角接触面6过盈配合后，管件10和接箍9连接完成。此时，外斜角接触面5紧抵密封环11，外斜角接触面5与密封环11密封接触。

当管件10端部的密封面被磕伤后，能够保证管件10和接箍9连接后的密封性能。管件10和接箍9连接完成后，密封环11能够与外密封柱面3和外斜角接触面5密封接触，通过密封环11能够增加两道密封面。提高了管件10和接箍9的密封效果。

实施例二：在实施例一的基础上，参照图7和图8所示，所述密封环11内设置有断面呈倒L形的筋环12，筋环12由弹性材质制成，筋环12一端延伸至上凸缘16内，筋环12另一端延伸至侧凸缘17内。所述筋环12由PVC材质制成。筋环12的弹性支撑可抵消密封环11受到高压后的形变。筋环12在高压下维持密封环13的几何稳定性，避免因形变导致上凸缘16脱离上凹槽14、侧凸缘17脱离侧凹槽15，同时能够补偿密封面磨损。

通过设置筋环12，能够提高密封环11的结构强度。筋环12由弹性材质制成，保证密封环11能够发生形变并安装到环槽13中。

筋环12一端延伸至上凸缘16内，筋环12另一端延伸至侧凸缘17内，能够提高上凸缘16和和侧凸缘17的结构强度，能够避免上凸缘16轻易的从上凹槽14内退出，能够避免侧凸缘17轻易从侧凹槽15内退出。进一步提高了密封环11在环槽13内的稳定性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种油套管气密封结构，包括管件(10)和接箍(9)，管件(10)的连接段上加工有外螺纹(1)，接箍(9)的连接段上加工有内螺纹(2)，内螺纹(2)和外螺纹(1)螺纹连接，管件(10)端部和接箍(9)内分别加工有外斜角接触面(5)和内斜角接触面(6)，外斜角接触面(5)和内斜角接触面(6)过盈配合，内斜角接触面(6)外侧的接箍(9)上开设有环槽(13)，环槽(13)的断面呈倒L形，环槽(13)内安装有密封环(11)，外斜角接触面(5)与密封环(11)密封接触，其特征在于，密封环(11)的上端设置有上凸缘(16)，远离内螺纹(2)的密封环(11)的内缘面上设置有侧凸缘(17)，环槽(13)的槽壁上开设有上凹槽(14)和侧凹槽(15)，上凹槽(14)与上凸缘(16)对应，侧凹槽(15)与侧凸缘(17)对应，上凸缘(16)卡接在上凹槽(14)中，侧凸缘(17)卡接在侧凹槽(15)中。

2.根据权利要求1所述一种油套管气密封结构，其特征在于，所述管件(10)的连接段上加工有外封闭面和外斜角接触面(5)，接箍(9)的连接段上加工有内封闭面和内斜角接触面(6)，外封闭面和内封闭面对应设置，外封闭面包括相连接的外锥面(7)和外密封柱面(3)，内封闭面包括相连接的内锥面(8)和内密封柱面(4)，内锥面(8)和外锥面(7)过盈配合，内密封柱面(4)和外密封柱面(3)过盈配合。

3.根据权利要求2所述一种油套管气密封结构，其特征在于，所述外密封柱面(3)与密封环(11)密封接触。

4.根据权利要求1所述一种油套管气密封结构，其特征在于，所述环槽(13)的上槽壁为上锥面(18)，上锥面(18)外沿向内螺纹(2)方向倾斜，密封环(11)上端面为上贴合锥面(20)，上贴合锥面(20)与上锥面(18)贴合，上凹槽(14)开设在上锥面(18)上。

5.根据权利要求2所述一种油套管气密封结构，其特征在于，靠近内螺纹(2)的密封环(11)的内缘面为密封锥面(22)，密封锥面(22)远离内螺纹(2)的一端向接箍(9)中心方向倾斜，密封锥面(22)与内密封柱面(4)相对的一端直径相等。

6.根据权利要求1所述一种油套管气密封结构，其特征在于，所述远离内螺纹(2)的密封环(11)的内缘面为侧贴合锥面(21)，环槽(13)靠近接箍(9)轴心的槽壁为侧锥面(19)，侧锥面(19)靠近内螺纹(2)的一端向接箍(9)外侧方向倾斜，侧贴合锥面(21)与侧锥面(19)贴合，侧凹槽(15)开设在侧锥面(19)上。

7.根据权利要求1所述一种油套管气密封结构，其特征在于，所述密封环(11)内设置有断面呈倒L形的筋环(12)，筋环(12)由弹性材质制成，筋环(12)一端延伸至上凸缘(16)内，筋环(12)另一端延伸至侧凸缘(17)内。

8.根据权利要求7所述一种油套管气密封结构，其特征在于，所述筋环(12)由PVC材质制成。