[实用新型]一种高密封性油管的密封部结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及高密封性油管制造领域，尤其涉及一种高密封性油管的螺纹结构。

背景技术

石油、天然气、页岩气等等清洁能源的需求越来越大，开采的井深度越来越深，遇到的地层结构越来越复杂，对于其中的开采工具（主要包括：油管、套管和钻杆等）要求越来越高，集中体现在对于材料性能的要求和对于开采工具的螺纹连接性能的要求，技术难度越来越大，尤其在局部细化的结构上。传统API螺纹已经不能满足油田对螺纹连接的气密封性、连接强度、耐蚀能力等性能要求。

现有技术的特殊扣密封的结构是管体密封锥面与接箍密封锥面在强制螺纹连接过程中通过过盈变形形成的。在实际使用中有二大问题：1）变形产生的接触应力大，往往在接触处超过材料的屈服极限，比较容易产生粘结，减少了重复使用的次数；2）用于变形接触应力大，在受到极限弯曲载荷时，密封强度降低，在高压力下产生泄漏。目前在深度超过5700米的油气井中，有10%的井失效，都是粘结和泄漏造成的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高密封性油管的密封部结构，解决上述现有技术中螺纹受力形变造成的粘扣而降低了气密性等的问题。

本实用新型一种高密封性油管的密封部结构，包括管体和接箍，管体端部外周向设有管体部螺纹和管体密封部，接箍的内周向设有配合管体部螺纹的接箍部螺纹和配合管体密封部的接箍密封部，管体密封部位于管体部螺纹旋进方向的前方，接箍密封部位于接箍部螺纹旋进方向的后方，接箍密封部的轴截面呈外凸平滑曲线，管体部螺纹的轴截面为与外凸平滑曲线配合的波浪线。

本实用新型提供的高密封性油管的密封部结构，具有相互配合的曲线结构，过盈配合后可以形成多个密封环带，减少粘扣和减少管体密封段的弯曲变形，提高连接螺纹抗弯曲变形的能力。

在一些实施方式中，接箍密封部的轴截面呈外凸椭圆曲线，管体密封部的轴截面呈三段椭圆曲线，三段椭圆曲线中位于中部的椭圆曲线内凹设置，三段椭圆曲线中位于两端的两个椭圆曲线均外凸设置。本实用新型优选接箍的密封结构为一段椭圆曲线，管体的密封结构为三段椭圆曲线，过盈配合后可以形成两道密封环带，减少粘扣和减少管体密封段的弯曲变形，提高连接螺纹抗弯曲变形的能力。

在一些实施方式中，管体密封部在轴截面上所呈的三段椭圆曲线大小相同，管体密封部在轴截面上所呈椭圆曲线的长轴与其短轴之比为1.182：0.711；接箍密封部在轴截面上所呈椭圆曲线的长轴与其短轴之比为1.221：0.701；接箍密封部在轴截面上所呈椭圆曲线的长轴是管体密封部在轴截面上所呈椭圆曲线的长轴的3～4.5倍。倍数太大，椭圆曲线太平，变形难度大，接触应力太大，容易粘扣；倍数太小，密封能力会降低。

在一些实施方式中，在管体的轴截面上，管体的端面与管体的轴线呈70.9～83.9°；接箍设有配合管体的端面的台肩，在接箍的轴截面上，台肩的端面与接箍的轴线的夹角大小比管体的端面在管体的轴截面上与管体的轴线的夹角小0.15～0.35°。夹角太大，连接变形后不能够实现平面接触，夹角太小，连接后的变形使顶端受力大，也不能够实现平面接触。

在一些实施方式中，在管体的轴截面上，管体密封部靠近管体部螺纹的一端与管体密封部的另一端所成的直线与管体的轴线呈16.1～36.1°；在接箍的轴截面上，接箍密封部靠近接箍部螺纹的一端与接箍密封部的另一端所成的直线与接箍的轴线所成夹角较管体密封部靠近管体部螺纹的一端与管体密封部的另一端所成的直线与管体的轴线所成夹角大0.3～0.6°。ψ与ψ'两个参数过盈配合，使密封面受力变形后基本平行，过大和过小都不能够实现平行，降低了密封效果。

在一些实施方式中，管体还设有管体过渡带，管体过渡带位于管体部螺纹和管体密封部之间，在管体的轴截面上，管体过渡带呈直线，接箍也设有配合管体过渡带的接箍过渡带。过渡带是为了防止管体螺纹和接箍螺纹起始扣的干涉。

在一些实施方式中，在管体的轴截面上，管体过渡带与管体的中轴线的夹角为4.0～25.0°；在接箍的轴截面上，接箍过渡带与接箍的轴线的角度较管体过渡带12与管体1的中轴线的夹角大0.3～0.5°。过渡带μ与μ'两个参数的配合，保证接箍螺纹过渡带与管体螺纹过渡带在连接时不会干涉。

在一些实施方式中，台肩的端面在接箍轴线方向上的长度较管体的端面在管体轴线上的长度大0.03～0.13mm；保证管体和接箍连接后形变稳定后，其管体和接箍的内直径表面是光滑的，没有台阶，流体输送时阻力小，不产生紊流。范围过大和过小，都不能够保证内表面平滑。更进一步的取值范围要根据材料的变形能力调整。