CN204252853U - 一种抗拉压防折弯管体密封连接结构 - Google Patents

Abstract

一种抗拉压防折弯管体密封连接结构，在管体与接箍的连接螺纹段的前端设有圆柱径向密封段、变形槽和端面低应力密封结构，所述端面低应力密封结构由外锥面密封段、圆弧面密封段和内锥面密封段组成的三重过盈密封结构，外锥面密封段的锥角为5°～30°，配合过盈量为0.1～0.7毫米；圆弧面密封段的配合过盈量为0.2～0.4毫米；内锥面密封段的锥面角为5°～15°，配合过盈量为0.03～0.1毫米。这样就使得管体与接箍之间在径向形成二道密封，在轴向端面形成三重低应力密封，变形槽的设置对接箍与管体接合件在受到拉力、压力或折弯力作用时都能起缓冲带作用，它既抗拉压，又抗折弯，还能减轻井下腐蚀性介质的腐蚀。

Description

一种抗拉压防折弯管体密封连接结构

技术领域

本实用新型涉及一种密封管体螺纹连接结构，涉及石油、天然气钻探用套管螺纹连接结构技术领域，主要在石油天然气工业中油气田使用。

背景技术

在石油、天然气钻采过程中必须使用钢质套管和油管，目前，采油通道是套管柱和油管柱组成，油管柱设置在套管柱内，套管柱由若干根套管通过接箍两两密封连接而成，油管柱由若干根油管通过接箍两两密封连接而成，套管柱放入已钻成的井眼中，用于防止地层流体流动及地层挤毁。油管柱伸入套管柱内构成原油或天然气通向地面的采集通道。

近年来我国新增石油探明储量39.47亿吨、天然气2.3万亿立方米，在鄂尔多斯、塔里木河和渤海盆地发现亿吨级油田8个，在鄂尔多斯、四川和塔里木盆地发现千亿立方米的气田6个。除石油、天然气外，煤层气在沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘新增探明量2877亿立方米，页岩气率先在重庆取得突破，探明首个千亿立方米整装页岩气田，形成15亿立方米产能。上述地区开采石油和采气的油气井最深达8100mm，井内弯曲狗腿度最大达10°/30m，地层压力高至150Mpa，工况环境恶劣。未来开发的深度和压力将会更高。因此对钢管连接的密封性和可靠性提出了更高要求。

现有的管体与接箍之间的密封连接结构大多采用复合多重密封结构，既有径向密封又有轴向密封，径向密封由螺纹负责，既起连接作用又实现径向密封，轴向密封依靠管体的连接螺纹端面与接箍之间的过盈配合来实现。此类连接结构在实际使用过程存在如下缺点：

在管体与接箍的连接件下井过程中，螺纹连接处承载重力拉伸载荷，发生弹性变形，其端面密封从初始的上紧状态受拉力载荷作用开始发生脱离，接触 压力急剧下降，使得端面密封失效。当管体组合件在地下承受地层流动时会迫使管体产生弯曲，这样会使螺纹连接处径向密封和端盖面密封都可能失效。

实用新型内容

本实用新型的目的是一种抗拉压防折弯管体密封连接结构，它通过圆柱面和螺纹连接实现径向双重密封，端面通过三重密封段组合密封，它能提高管体组合件在螺纹连接处的抗压防弯能力，在受到轴向压力或径向压力状态下都能保证螺纹连接处的径向密封和轴向端面密封性能。

本实用新型采取的技术方案如下：

一种抗拉压防折弯管体密封连接结构，包括管体和接箍，在管体的连接端设有连接外螺纹，在接箍的两端上设有连接内螺纹，管体与接箍之间通过外螺纹与内螺纹的旋配连接成一体，其特征是：在管体与接箍的连接螺纹段的前端设有圆柱径向密封段、变形槽和端面低应力密封结构，所述端面低应力密封结构由外锥面密封段、圆弧面密封段和内锥面密封段组成的三重过盈密封结构，外锥面密封段的锥角为5°～30°，配合过盈量为0.1～0.7毫米；圆弧面密封段的配合过盈量为0.2～0.4毫米；内锥面密封段的锥面角为5°～15°，配合过盈量为0.03～0.1毫米。

进一步，圆柱径向密封段的轴向长度为5～15毫米。

进一步，变形槽的截面形状为圆弧形，槽底的最小壁厚为管体最小壁厚的1/2～4/5。

进一步，外锥面密封段的锥角为10°～15°，配合过盈量为0.3～0.4毫米；圆弧面密封段的配合过盈量为0.2～0.3毫米；内锥面密封段的锥面角为8°～10°，配合过盈量为0.05～0.08毫米。

更进一步，外锥面密封段的锥角为15°，配合过盈量为0.35毫米；圆弧面密封段的配合过盈量为0.25毫米；内锥面密封段的锥面角为9°，配合过盈量为0.06毫米。

进一步，外锥面密封段的轴向过盈配合密封长度为5～25毫米；内锥面密封 段的接触宽度为3～5毫米；圆弧面密封段的包角为60°～90°。

由于在管体和接箍之间的螺纹连接的前端增设置了圆柱面过盈密封段、变形槽和端面低应力密封结构，这样就使得管体与接箍之间在径向形成二道密封，在轴向端面形成三重低应力密封，变形槽的设置保证接箍与管体连接处在受到轴向压力时能起缓冲带作用，防止管体和接箍的组合件在受交变轴向力时，管体与接箍螺纹连接处的径向密封与端面密封之间的相互牵连，保证管体在受拉、受压时，都能保持预先设定的过盈密封结构。当管体和接箍的组合件受到地层变动引起的径向作用力时，圆柱密封段与端面密封段之间由变形槽实现缓冲，减少或消除管体弯曲引起径向密封和端面密封的失效。端面密封由现有技术中应力单面分布改为三面分摊，使得每一处密封段的接应力降低，这样既保证了管体和接箍之间端面连接密封的可靠性，又降低了密封连接处的应力，从而能在保证连接密封性能的前提下，降低了H2S等腐蚀性介质对管体和接箍之间密封连接处的腐蚀，克服现技术中存在的技术缺陷。因此这种螺纹连接结构，不仅能抗拉压，而且能抗弯曲，还能抗H2S等井下腐蚀性介质的腐蚀。

附图说明：

图1为管体和接箍之间的螺纹连接结构的示意图；

图2为管体和接箍连接螺纹端面密封连接结构的示意图(旋接前)；

图3为管体和接箍连接螺纹端面密封连接结构的示意图(旋接后)；

图中：1-管体；2-接箍；3-圆柱径向密封段；4变形槽；5-外锥面密封段；6-圆弧面密封段；7-内锥面密封段；31-管体圆柱面；32-接箍圆柱面；51-管体外锥面密封段；52-接箍外锥面密封段；61-管体圆弧面密封段；62-接箍圆弧面密封段；71-管体内锥面密封段；72-接箍内锥面密封段；α为外锥面密封段的锥面角度；β为内锥面密封段的锥面角度。

具体实施方式

下面结合附图举例说明本实用新型的具体实施方式：

实施例1：

一种抗拉压防折弯管体密封连接结构，包括管体1和接箍2，在管体1的连接端设有连接外螺纹，在接箍2的两端上设有连接内螺纹，在管体1与接箍2的连接螺纹段的前端设有圆柱径向密封段3、变形槽4和端面低应力密封结构，圆柱径向密封段3由管体圆柱面31和接箍圆柱面32的过盈配合形成，配合过盈量为0.05毫米，圆柱径向密封段3的配合长度为10毫米；所述端面低应力密封结构由外锥面密封段5、圆弧面密封段6和内锥面密封段7组成，外锥面密封段5由管体外锥面密封段51和接箍外锥面密封段52的过盈配合形成，外锥面密封段5的配合锥角α为15°，配合过盈量为0.35毫米；圆弧面密封段6由管体圆弧面密封段61和接箍圆弧面密封段62过盈配合形成，配合过盈量为0.25毫米，圆弧面密封段6的包角为60°～90°；内锥面密封段7的配合锥面角β为9°，由管体内锥面密封段71和接箍内锥面密封段72过盈配合而成，配合过盈量为0.06毫米；变形槽4设置在接箍2上，位于接箍圆柱面32和接箍外锥面52之间，其截面形状为圆弧形，槽底的最小壁厚为管体1最小壁厚的4/5。

本实用新型的实施方式很多，只要应用本实用新型的精神的一切等功能能技术方案均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种抗拉压防折弯管体密封连接结构，包括管体(1)和接箍(2)，在管体(1)的连接端设有连接外螺纹，在接箍(2)的两端上设有连接内螺纹，管体(1)与接箍(2)之间通过外螺纹与内螺纹的旋配连接成一体，其特征是：在管体与接箍的连接螺纹段的前端设有圆柱径向密封段(3)、变形槽(4)和端面低应力密封结构，所述端面低应力密封结构由外锥面密封段(5)、圆弧面密封段(6)和内锥面密封段(7)组成的三重过盈密封结构，外锥面密封段(5)的锥角为5°～30°，配合过盈量为0.1～0.7毫米；圆弧面密封段(6)的配合过盈量为0.2～0.4毫米；内锥面密封段(7)的锥面角为5°～15°，配合过盈量为0.03～0.1毫米。

2.根据权利要求1所述抗拉压防折弯管体密封连接结构，其特征是：圆柱径向密封段(3)的轴向长度为5～15毫米。

3.根据权利要求1所述抗拉压防折弯管体密封连接结构，其特征是：变形槽(4)的截面形状为圆弧形，槽底的最小壁厚为管体(1)最小壁厚的1/2～4/5。

4.根据权利要求1所述抗拉压防折弯管体密封连接结构，其特征是：外锥面密封段(5)的锥角为10°～15°，配合过盈量为0.3～0.4毫米；圆弧面密封段(6)的配合过盈量为0.2～0.3毫米；内锥面密封段(7)的锥面角为8°～10°，配合过盈量为0.05～0.08毫米。

5.根据权利要求4所述抗拉压防折弯管体密封连接结构，其特征是：外锥面密封段(5)的锥角为15°，配合过盈量为0.35毫米；圆弧面密封段(6)的配合过盈量为0.25毫米；内锥面密封段(7)的锥面角为9°，配合过盈量为0.06毫米。

6.根据权利要求1所述抗拉压防折弯管体密封连接结构，其特征是：外锥面密封段(5)的轴向过盈配合密封长度为5～25毫米；内锥面密封段(7)的接触宽度为3～5毫米；圆弧面密封段(6)的包角为60°～90°。