本實(shí)用新型涉及高性能螺紋接頭特殊扣油井管金屬對(duì)金屬密封結(jié)構(gòu)，適用于具有油氣田開(kāi)采過(guò)程中，井下氣體壓力高，對(duì)密封性能具有嚴(yán)苛要求井況條件下的油田用戶使用。

背景技術(shù)：

在使用中螺紋連接特殊扣油井管采用過(guò)程中，由于油氣儲(chǔ)備資源越來(lái)越少，開(kāi)采的地址條件越來(lái)越惡劣，此外井下存在各種腐蝕介質(zhì)譬如H2S和CO2氣體、CL離子，這些腐蝕介質(zhì)的存在，隨著時(shí)間的推移如果單段密封失效，腐蝕介質(zhì)會(huì)順著泄露通道逐漸往螺紋內(nèi)部侵入，不斷腐蝕管體和接箍螺紋部位，使得油井管的密封能力下降，油井管的使用壽命下降。油井管密封失效后，油井內(nèi)部天然氣及石油泄漏，如果天然氣泄漏會(huì)造成重大的人身傷亡時(shí)間，如果石油泄漏會(huì)造成重大的海洋環(huán)境污染。為此通過(guò)對(duì)螺紋連接密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，急需開(kāi)發(fā)出新型密封多段復(fù)合密封結(jié)構(gòu)形式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是基于天津鋼管集團(tuán)股份有限公司現(xiàn)有特殊螺紋油井管結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有特殊螺紋連接接頭密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，開(kāi)發(fā)出高性能螺紋接頭特殊扣油井管金屬對(duì)金屬密封結(jié)構(gòu)。適用于井下氣壓高，對(duì)密封要求嚴(yán)苛，避免單段密封結(jié)構(gòu)失效后腐蝕性氣體通過(guò)泄露通道進(jìn)入螺紋內(nèi)部，使得螺紋損傷，減少油井管使用壽命。

為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是用于高性能螺紋接頭特殊扣油井管金屬對(duì)金屬密封結(jié)構(gòu)，其中：該結(jié)構(gòu)包括有相互擰接對(duì)頂后的接箍母端接箍單段密封接觸部位和管體公端的管體單段密封接觸部位，單段密封接觸部位和管體單段密封接觸部位根據(jù)管體公端前端壁厚變化，密封接觸部位能夠得到單段密封結(jié)構(gòu)到多段密封結(jié)構(gòu)，同時(shí)在所述單段密封接觸部位和管體母螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩尖角部位采用開(kāi)口和不開(kāi)口的控制結(jié)構(gòu)，使接箍母端密封部位和管體公端的密封部位貼緊，管體公端和接箍母端的管體公螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩、管體母螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩對(duì)頂。

并通過(guò)接箍母端單段密封接觸部位和管體公端的管體單段密封接觸部位的密封面長(zhǎng)度L范圍內(nèi)過(guò)嬴接觸實(shí)現(xiàn)，在保證管體公端前端厚度大于5mm基礎(chǔ)上，根據(jù)長(zhǎng)度L將密封結(jié)構(gòu)由單段分割成多段形式，密封面長(zhǎng)度在10mm內(nèi)采用單段密封結(jié)構(gòu)，密封長(zhǎng)度L大于10mm后采用多段密封結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型的效果是針對(duì)TP系列螺紋特殊扣類型油井管密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，在使用中過(guò)程中通過(guò)多級(jí)密封結(jié)構(gòu)形成多重的密封保護(hù)，確保腐蝕性介質(zhì)不能滲入螺紋，避免受到腐蝕介質(zhì)的侵害，延長(zhǎng)油井管使用壽命。該結(jié)構(gòu)的密封部位從單段密封到多段密封結(jié)構(gòu)，擰接后密封可以產(chǎn)生多道次的密封效果，有效阻斷腐蝕泄露通道，接箍和管體螺紋部位受到保護(hù)。擁有4段公母端密封面過(guò)嬴的密封形式接觸應(yīng)力最大值在1200～1400兆帕之間，且橫坐標(biāo)具有應(yīng)力值點(diǎn)的接觸長(zhǎng)度大于12mm。明顯優(yōu)于單段公母端密封面過(guò)嬴形式，接觸面積更大，受力更加均勻合理。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型密封結(jié)構(gòu)鼻端密封面長(zhǎng)度L和厚度t1意圖；

圖2是本實(shí)用新型密封結(jié)構(gòu)實(shí)施例一示意圖；

圖3是本實(shí)用新型密封結(jié)構(gòu)實(shí)施例二示意圖；

圖4是本實(shí)用新型密封結(jié)構(gòu)實(shí)施例三示意圖；

圖5是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)實(shí)施例四示意圖；

圖6是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)實(shí)施例五示意圖；

圖7是本實(shí)用新型單段密封結(jié)構(gòu)應(yīng)力大小數(shù)值分析示意圖；

圖8是本實(shí)用新型四段密封結(jié)構(gòu)應(yīng)力大小數(shù)值分析示意圖；

圖9是本實(shí)用新型特殊螺紋接頭裝配示意圖。

圖中：

A、管體B、接箍

E、管體單段密封接觸部位 G、管體公螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩

F、接箍單段密封接觸部位 H、管體母螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩

E1、管體雙段密封接觸部位1 E2、管體雙段密封接觸部位2

E11、管體三段密封接觸部位1 E21、管體雙段密封接觸部位2

E31、管體三段密封接觸部位3

E12、管體四段密封接觸部位1 E22、管體四段密封接觸部位2

E32、管體四段密封接觸部位3 E42、管體四段密封接觸部位4

F1、接箍雙段密封接觸部位1 F2、接箍雙段密封接觸部位2

F11、接箍三段密封接觸部位1 F21、接箍三段密封接觸部位2

F31、接箍三段密封接觸部位3

F12、接箍四段密封接觸部位1 F22、接箍四段密封接觸部位2

F32、接箍四段密封接觸部位3 F42、接箍四段密封接觸部位4

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的用于高性能螺紋接頭特殊扣油井管金屬對(duì)金屬密封結(jié)構(gòu)加以說(shuō)明。

本實(shí)用新型的用于高性能螺紋接頭特殊扣油井管金屬對(duì)金屬密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想是，通過(guò)接箍B和管體A金屬對(duì)金屬密封部位采用單段到多段的密封結(jié)構(gòu)形式，產(chǎn)生多重密封保護(hù)效果，此種多段密封結(jié)構(gòu)形式尤其適用于厚壁油井管，最終通過(guò)接箍和管體的擰接實(shí)現(xiàn)兩者臺(tái)肩對(duì)頂，而且密封部位貼緊，實(shí)現(xiàn)密封功能。通過(guò)管體A和接箍B擰接管子公螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩G和管體母螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩H對(duì)頂，達(dá)到管體單段密封接觸部位E和接箍單段密封接觸部位F的密封面接觸。

本實(shí)用新型的用于高性能螺紋接頭特殊扣油井管金屬對(duì)金屬密封結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括有相互擰接對(duì)頂后的接箍B母端接箍單段密封接觸部位F和管體A公端的管體單段密封接觸部位E，單段密封接觸部位F和管體單段密封接觸部位E根據(jù)管體A公端前端壁厚t1變化，密封接觸部位能夠得到單段密封結(jié)構(gòu)到多段密封結(jié)構(gòu)，同時(shí)在所述單段密封接觸部位F和管體母螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩H尖角部位采用開(kāi)口M和不開(kāi)口M的控制結(jié)構(gòu)，使接箍B母端密封部位F和管體A公端的密封部位E貼緊，管體A公端和接箍B母端的管體公螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩G、管體母螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩H對(duì)頂。

并通過(guò)接箍B母端單段密封接觸部位F和管體A公端的管體單段密封接觸部位E的密封面長(zhǎng)度L范圍內(nèi)過(guò)嬴接觸實(shí)現(xiàn)，在保證管體A公端前端厚度t1大于5mm基礎(chǔ)上，根據(jù)密封面長(zhǎng)度將密封結(jié)構(gòu)由單段分割成多段形式，密封面長(zhǎng)度L在10mm內(nèi)采用單段密封結(jié)構(gòu)，密封面長(zhǎng)度L大于10mm后采用多段密封結(jié)構(gòu)。

開(kāi)口M的控制結(jié)構(gòu)是母端密封面距離母端密封尖點(diǎn)距離范圍L1為0-5mm內(nèi)有角度改變，有個(gè)0度角的水平線M和管體母螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩H相交，然后倒角R1。

不開(kāi)口M的控制結(jié)構(gòu)是根據(jù)單段密封接觸部位F和管體母螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩H角度相交的結(jié)構(gòu)形式，然后交點(diǎn)處倒圓角R1；

不論是否具有開(kāi)口M結(jié)構(gòu)，均沿著管體單段密封接觸部位E的角度及管體公螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩G的角度最終相交，然后交點(diǎn)處倒圓角R2。

開(kāi)口M是在單段密封接觸部位F接近管體母螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩H的距離L1在0-5mm內(nèi)，將單段密封接觸部位F的斜度進(jìn)行更改為水平段0度角的結(jié)構(gòu)變換形式。

所述接箍單段密封接觸部位F和管體單段密封接觸部位E均設(shè)有單段密封結(jié)構(gòu)到多段密封結(jié)構(gòu)，最終通過(guò)擰接使管體單段密封接觸部位E和接箍單段密封接觸部位F貼緊完成密封，使管體公螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩G、管體母螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩H產(chǎn)生對(duì)頂，完成擰接。

隨著管體A公端前端厚度t1變化，管體單段密封接觸部位E和接箍單段密封接觸部位F存在不同的單段密封結(jié)構(gòu)到多段密封結(jié)構(gòu)，當(dāng)5mm≦t1≦8mm時(shí)密封采用單段密封結(jié)構(gòu)；當(dāng)8mm<t1<17mm時(shí)密封采用多段密封結(jié)構(gòu)的2或3段結(jié)構(gòu)形式；當(dāng)17mm≦t1≦23mm時(shí)密封采用多段密封結(jié)構(gòu)的3或4段結(jié)構(gòu)形式，最終通過(guò)擰接完成管體單段密封接觸部位E和接箍單段密封接觸部位F貼緊完成密封，以及管體公螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩G和管體母螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩H產(chǎn)生對(duì)頂，完成擰接。

所述圓角R1半徑范圍0.8-1.4mm，圓角R2半徑范圍1-2mm，要求R2>R1，R2-R1>0.6。

圖9是管體A和接箍B擰接后的特殊螺紋接頭裝配結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1是根據(jù)管體A公端前端厚度t1變化，可以將密封面長(zhǎng)度L分為單段到多段的結(jié)構(gòu)形式。

圖2是高性能螺紋接頭特殊扣油井管金屬對(duì)金屬密封結(jié)構(gòu)，通過(guò)擰接，達(dá)到管體公螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩G和管體母螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩H對(duì)頂，管體單段密封接觸部位E和接箍單段密封接觸部位F單段密封過(guò)盈，達(dá)到密封效果。

圖3是高性能螺紋接頭特殊扣油井管具有開(kāi)口M的金屬對(duì)金屬密封結(jié)構(gòu)，通過(guò)擰接，達(dá)到管體公螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩G和管體母螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩H對(duì)頂，管體單段密封接觸部位E和接箍單段密封接觸部位F單段密封過(guò)盈，達(dá)到密封效果。

圖4是高性能螺紋接頭特殊扣油井管具有開(kāi)口M的金屬對(duì)金屬密封結(jié)構(gòu)，通過(guò)擰接，達(dá)到管體公螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩G和管體母螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩H對(duì)頂，管體雙段密封接觸部位1E1和接箍雙段密封接觸部位1F1，管體雙段密封接觸部位2E2和接箍雙段密封接觸部位2F2雙段密封過(guò)盈，達(dá)到密封效果。

圖5是高性能螺紋接頭特殊扣油井管具有開(kāi)口M的金屬對(duì)金屬密封結(jié)構(gòu)，通過(guò)擰接，達(dá)到管體公螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩G和管體母螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩H對(duì)頂，管體三段密封接觸部位1E11和接箍三段密封接觸部位1F11過(guò)盈，管體三段密封接觸部位2E21和接箍三段密封接觸部位2F21過(guò)盈，管體三段密封接觸部位3E31和接箍三段密封接觸部位3F31過(guò)盈，三段密封接觸結(jié)構(gòu)，達(dá)到密封效果。

圖6是高性能螺紋接頭特殊扣油井管具有開(kāi)口M的金屬對(duì)金屬密封結(jié)構(gòu)，通過(guò)擰接，達(dá)到管體公螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩G和管體母螺紋密封對(duì)頂臺(tái)肩H對(duì)頂，管體四段密封接觸部位1E12和接箍四段密封接觸部位1F12過(guò)盈，管體四段密封接觸部位2E22和接箍四段密封接觸部位2F22過(guò)盈，管體四段密封接觸部位3E32和接箍四段密封接觸部位3F32過(guò)盈，公端密封面4E42和母端密封面4F42過(guò)盈，四段密封接觸結(jié)構(gòu)，達(dá)到密封效果。

圖7是公母螺紋單段密封接觸受力圖形，圖8是公母螺紋四段密封接觸受力圖形。圖7和圖8是9 7/8in 66.9ppf TP140TB TP-G2扣型兩種密封結(jié)構(gòu)形式的數(shù)值分析密封面受力看，圖7縱坐標(biāo)接觸應(yīng)力最大值在1400兆帕，圖7橫坐標(biāo)具有應(yīng)力值的點(diǎn)的接觸長(zhǎng)度在2mm范圍內(nèi)，圖8縱坐標(biāo)接觸應(yīng)力最大值在1200～1400兆帕之間，且橫坐標(biāo)具有應(yīng)力值點(diǎn)的接觸長(zhǎng)度大于12mm，TP-G2特殊螺紋接頭密封部位在保持一定過(guò)嬴接觸應(yīng)力下，密封接觸段的長(zhǎng)度也是一個(gè)有力的指標(biāo)，接觸長(zhǎng)度廠能夠保證接觸范圍更大，密封效果更好。

管體A和接箍B的公母端密封部位有單段接觸到多段接觸的要求。多段密封有效增加接觸對(duì)，達(dá)到對(duì)管體內(nèi)氣體的密封效果。