CN108104760A - 一种用于油管挂端部金属密封结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于油管挂端部金属密封结构，包括，密封体，所述密封体由密封体本体和金属密封接头组成，弹性挡圈，所述弹性挡圈一半镶嵌所述密封体本体的外端面内，支撑环，所述支撑环设置在所述金属密封接头的外侧，金属密封圈，所述金属密封圈设置所述支撑环内，所述金属密封圈左右两侧均开设有应力泄放槽，其中一个所述应力泄放槽设置在靠近所述金属密封接头的一侧，所述金属密封圈左右两侧均开设有一对变形槽，本发明内部零件相互之间能互换,安装与拆卸不需要专用工具,便于装配,节约了安装调试时间,把停工时间降低到最低限度。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属密封结构，具体地涉及一种用于油管挂端部金属密封结构，属于石油生产加工技术领域。
背景技术
在陆地油田或海洋平台,用于高压、气体以及含有腐蚀性介质的采油或者采气井口装置中,为了安全,在油管挂的端部与油管头转换法兰之间需要采用金属对金属密封,该金属密封是通过自身本体与被密封载体组成了特殊的密封装置,在API 6A的规范领域中,被密封载体指的是油管头转换法兰、油管挂,在采油或采气的井口安装中,油管挂的端部与油管头转换法兰之间需要有一个相当可靠的密封。
在采油或者采气井口装置领域中,油管挂端部金属密封是一个不可缺少的重要零部件,它不但具有抗硫化氢、二氧化碳腐蚀的能力,而且还要有承受高压(液体压力或气体压力)密封的能力,在材料的选用上还要符合API6A和NACE MR0175规范的要求,如果在使用中一旦失效,将会发生严重渗漏,需要进行修井作业,所以油管挂端部金属密封在使用安全上显的非常重要。
目前正在使用的油管挂端部金属密封件是整体式的,结构比较简单,从外观上看是一个薄壁管状形,在端部外圆带有唇口,从唇口局部图来看,唇口呈圆弧型,金属密封件就是利用圆弧型唇口进行密封，在金属密封件外圆中间有一条便于利用工具进行拆卸用的圆周槽,该圆周槽的存在也可以提高整个金属密封件在外力的作用下抗变形能力，正在使用的油管挂端部金属密封件工作原理与存在问题:
金属密封件端部唇口与载体之间的配合为过盈配合,过盈量太小,金属密封件唇口处的变形虽然是弹性变形,但承受内压的能力不会很高,过盈量太大,金属密封圈唇口处的变形由弹性变形转变为塑性变形,这样承受内压的能力就会失效,所以对过盈量的控制相当重要,这种设计决定了油管挂端部金属密封件最高工作压力为5000Psi。
目前正在使用的油管挂端部金属密封件外部和内部所承受的检测压力是不一样的,主要是应为金属密封件是一个薄壁件,其本身壁厚受被密封载体的影响不能太厚,按照API6A要求其硬度控制必须在HB187-237范围内,所以金属密封件的本身材料强度并不是很高,当金属密封件的外部作用力大于材料的屈服强度时,金属密封件唇口的某一处就会与被密封载体脱开,当金属密封件的内部受到力的作用时,金属密封件的唇口在力的作用下会膨胀,唇口与被密封载体会紧密贴合,随着作用力的增大,贴合力也会增大,所以内部检测力要大于外部检测力。
在井口安装调试时,在检测金属密封件的密封可靠性方面由于存在外部和内部所承受的检测压力不一样是无法评判的。目前正在使用的油管挂端部金属密封件是一次性使用,安装与拆卸需要专用工具,在安装上要求安装人员要有很高的操作技能,否则会发生渗漏。
发明内容
本发明的目的是提供可以一种解决以上问题的用于油管挂端部金属密封结构。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于油管挂端部金属密封结构，包括，密封体，所述密封体由密封体本体和金属密封接头组成，弹性挡圈，所述弹性挡圈一半镶嵌所述密封体本体的外端面内，支撑环，所述支撑环设置在所述金属密封接头的外侧，金属密封圈，所述金属密封圈设置所述支撑环内，所述金属密封圈左右两侧均开设有应力泄放槽，其中一个所述应力泄放槽设置在靠近所述金属密封接头的一侧，所述金属密封圈左右两侧均开设有一对变形槽。
如上所述的一种用于油管挂端部金属密封结构中，其中，所述金属密封圈为管形且其截面为菱形，所述金属密封圈通过菱形截面进行密封。
如上所述的一种用于油管挂端部金属密封结构中，其中，所述应力泄放槽和所述变形槽均以所述金属密封圈的菱形截面中心为中心对称点设置。
如上所述的一种用于油管挂端部金属密封结构中，其中，所述金属密封圈的截面的两个对角为接触点，所述接触点分别于所述密封体和被密封载体接触。
如上所述的一种用于油管挂端部金属密封结构中，其中，所述变形槽设置在所述应力泄放槽的内侧，所述应力泄放槽和所述变形槽均为圆弧槽且所述应力泄放槽的直径小于所述变形槽的直径。
如上所述的一种用于油管挂端部金属密封结构中，其中，所述密封体为芯轴式密封体。
如上所述的一种用于油管挂端部金属密封结构中，其中，所述金属密封接头由碳钢、低合金钢、300系列不锈钢和抗腐蚀合金材料制成且与所述密封体本体无缝连接。
如上所述的一种用于油管挂端部金属密封结构中，其中，所述金属密封圈的外端面与所述支撑环的接触面形成一夹角，所述夹角为5°-15°。
本发明的有益效果为：这种用于油管挂端部金属密封结构在使用时本身不受尺寸的限制,可被制成各种规格大小的金属密封圈接头，在压力波动情况下不会影响密封的质量；金属密封接头主要作用是提供并保持金属间密封,该金属密封接头不仅可用于API6A的领域中,也可被用于其它需要金属对金属密封的领域，并且可被重复使用多次而无需更换新的；无需提供特殊沟槽就可进行密封；结构简单，本发明内部零件相互之间能互换,安装与拆卸不需要专用工具,便于装配,节约了安装调试时间,把停工时间降低到最低限度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种用于油管挂端部金属密封结构的结构示意图；
图2是支撑环的装配示意图；
图3是金属密封圈的结构示意图；
附图各部件的标记如下：1、密封体本体；2、金属密封圈；3、支撑环；4、弹性挡圈；5、金属密封接头；6、应力泄放槽；7、变形槽；8、接触点。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
如图1至图3所示，一种用于油管挂端部金属密封结构，包括，密封体，所述密封体由密封体本体1和金属密封接头5组成，所述金属密封接头5不会使被密封载体强度降低，弹性挡圈4，所述弹性挡圈4一半镶嵌所述密封体本体1的外端面内，支撑环3，所述支撑环3设置在所述金属密封接头5的外侧，金属密封圈2，所述金属密封圈2设置所述支撑环3内，所述金属密封圈2左右两侧均开设有应力泄放槽6，其中一个所述应力泄放槽6设置在靠近所述金属密封接头5的一侧，所述金属密封圈2左右两侧均开设有一对变形槽7，油管挂端部金属密封件与被密封载体内表面之间的密封属于金属对金属密封,其内表面粗糙度要求达到0.4微米。
在外力F的作用下，通过所述支撑环3，将力传递给所述金属密封圈2，所述金属密封圈2的接触点处开始变形，通过变形,所述金属密封圈的二个对角接触点分别与载体接触，形成密封，利用给力点的不同，使接触点处优先得到作用力,也就是说，在力的作用下接触点处首先得到了变形；随着力的增大，接触点处的力也越来越大,接触点处的变形也越来越充分，密封也越来越可靠,由于应力泄放槽的存在和力的独到分布，使所述金属密封圈2的本体所承受的力并不大，这样所述金属密封圈2就不会被破坏。
实施例2
在以上实施例的基础上，所述金属密封圈2为管形且其截面为菱形，所述金属密封圈2通过菱形截面进行密封，所述金属密封圈2在常温下能够承受30000Psi工作压力，所述应力泄放槽6和所述变形槽7均以所述金属密封圈2的菱形截面中心为中心对称点设置，所述变形槽7设置在所述应力泄放槽6的内侧，所述应力泄放槽6和所述变形槽7均为圆弧槽且所述应力泄放槽6的直径小于所述变形槽7的直径。
所述金属密封圈2的截面的两个对角为接触点，所述接触点分别于所述密封体和被密封载体接触，由于所述金属密封圈2所使用的材料硬度要比密封载体所使用的材料硬度低的很多,以及金属密封圈(2)的特殊结构,所以在使用时,不会破坏密封载体的密封面。
实施例3
在以上实施例的基础上，所述密封体为芯轴式密封体，所述芯轴式密封体设计的壁厚能承受10000Psi工作压力,这样在所述金属密封接头5的外部检测压力与内部检测压力就能保持一致，所述金属密封接头5由碳钢、低合金钢、300系列不锈钢和抗腐蚀合金材料制成且与所述密封体本体1无缝连接，所以金属密封接头5可被用于更广范的领域,特别被用于硫化氢、二氧化碳腐蚀工况条件，所述金属密封接头5可被用于-60℃以下的低温和被用于345℃以上的高温。
所述金属密封圈2的外端面与所述支撑环3的接触面形成一夹角，所述夹角为5°-15°，通过支撑环3与金属密封圈2之间接触角度的不一致来达到给力点的优先配置。
这种用于油管挂端部金属密封结构在使用时本身不受尺寸的限制,可被制成各种规格大小的金属密封圈接头，在压力波动情况下不会影响密封的质量；金属密封接头主要作用是提供并保持金属间密封,该金属密封接头不仅可用于API6A的领域中,也可被用于其它需要金属对金属密封的领域，并且可被重复使用多次而无需更换新的；无需提供特殊沟槽就可进行密封；结构简单，本发明内部零件相互之间能互换,安装与拆卸不需要专用工具,便于装配,节约了安装调试时间,把停工时间降低到最低限度。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种用于油管挂端部金属密封结构，包括，
密封体，所述密封体由密封体本体(1)和金属密封接头(5)组成，
弹性挡圈(4)，所述弹性挡圈(4)一半镶嵌所述密封体本体(1)的外端面内，支撑环(3)，所述支撑环(3)设置在所述金属密封接头(5)的外侧，
金属密封圈(2)，所述金属密封圈(2)设置所述支撑环(3)内，
其特征在于：所述金属密封圈(2)左右两侧均开设有应力泄放槽(6)，其中一个所述应力泄放槽(6)设置在靠近所述金属密封接头(5)的一侧，所述金属密封圈(2)左右两侧均开设有一对变形槽(7)。
2.根据权利要求1所述的一种用于油管挂端部金属密封结构，其特征在于：所述金属密封圈(2)为管形且其截面为菱形，所述金属密封圈(2)通过菱形截面进行密封。
3.根据权利要求1所述的一种用于油管挂端部金属密封结构，其特征在于：所述应力泄放槽(6)和所述变形槽(7)均以所述金属密封圈(2)的菱形截面中心为中心对称点设置。
4.根据权利要求1所述的一种用于油管挂端部金属密封结构，其特征在于：所述金属密封圈(2)的截面的两个对角为接触点，所述接触点分别于所述密封体和被密封载体接触。
5.根据权利要求1所述的一种用于油管挂端部金属密封结构，其特征在于：所述变形槽(7)设置在所述应力泄放槽(6)的内侧，所述应力泄放槽(6)和所述变形槽(7)均为圆弧槽且所述应力泄放槽(6)的直径小于所述变形槽(7)的直径。
6.根据权利要求1所述的一种用于油管挂端部金属密封结构，其特征在于：所述密封体为芯轴式密封体。
7.根据权利要求1所述的一种用于油管挂端部金属密封结构，其特征在于：所述金属密封接头(5)由碳钢、低合金钢、300系列不锈钢和抗腐蚀合金材料制成且与所述密封体本体(1)无缝连接。
8.根据权利要求1所述的一种用于油管挂端部金属密封结构，其特征在于：所述金属密封圈(2)的外端面与所述支撑环(3)的接触面形成一夹角，所述夹角为5°-15°。
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|---|---|---|---|---|
| CN109027460A (zh) * | 2018-10-24 | 2018-12-18 | 山东科瑞井控***制造有限公司 | 7寸毛套管金属密封装置 |
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