石油套管特殊螺纹接头密封结构设计方法

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1、2015年4月润滑与密封Apr．2015第40卷第4期LUBRICATIONENGINEERINGVo1．40No．4DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2015．04．024石油套管特殊螺纹接头密封结构设计方法、李连进彭羽李牧(1．天津商业大学机械工程学院天津300134；2．天津钢铁集团有限公司规划部天津300301)摘要：API标准石油套管螺纹接头由于结构设计缺陷，其密封性能不能满足高温高压的使用需要。提出锥面与圆弧面配合的特殊螺纹接头密封结构形式，采用具有辅助密封效果的倒钩抗扭矩台肩，通过优化选取密封面的

2、锥度、长度及过盈量，严格控制密封面的接触压力，保证结构具有良好的密封性能。全尺寸评价实验结果表明．该接头的密封性能达到了使用要求，说明确定的特殊螺纹密封设计方法是可行的。关键词：特殊螺纹接头；接触压力；密封性能；全尺寸实验中图分类号：TB42文献标志码：A文章编号：0254—0150(2015)4—106—4DesignMethodofSealStructureofPremiumThreadedCasingConnectionsLiLianjinPenflYu。LiMu(1．SchoolofMechanicalEngineering，

3、TianjinUniversityofCommerce，Tianjin300134，China；2．PlanningDepartment，TianjinIronandSteelGroupCo．，Ltd．，Tianjin300301，China)Abstract：APIStandardthreadedcasingconnectionscan’tmeettheapplicationdemandsofsealingpropertyunderthehightemperatureandhighpressureonaccountofthestru

4、cturedesigndefect．Thesealstructureofpremiumthreadedcon—nectionsofthematchingofarcsurfaceandconicalsurfacewasproposed，whichadoptedbarbanti—torqueshoulderofauxil-iarysealeffect．Thesea]propertyofstructurecanbeimprovedbystrictlycontrolofthecontactpressureofsealingface，andop

5、timalselectionoftaper，strength，interferenceofsealingface．Theresultoffull-scaletestshowsthatthemethodofdesigningpremiumthreadedsealisfeasibleandthedesignedthreadedcasingconnectionsmeettheapplicationrequire-mentsofsealingproperty．Keywords：premiumconnection；contactpressure

6、；sealproperty；full—scaletest随着石油资源的日益紧缺，国内外油田企业逐步螺纹，通过采用改进接头的锥面结构、扭矩台肩、制转向海上和地下深层开采，而高温、高压以及环保等造误差等措施．利用金属与金属的过盈配合及连接扭自然条件对螺纹密封的要求也越来越高]，这使得矩控制接触压力，保证结构和密封的完整性，这对提现在国内外油田广泛使用的系列规范化的API标准高石油套管接头的密封性能具有重要意义。石油套管不能满足密封的需要l3]，表现为套管螺纹1特殊螺纹接头密封结构及原理出现磨损及塑性变形或断裂等问题。导致套管螺纹接石油套管

7、螺纹标准牙形的轴向剖面如图1所头早期失效_5]，要求企业必须选择其他的石油套管示。图1中日为原始螺纹牙高度，P为螺距，h=螺纹密封接头形式。目前，有许多关于API标准螺为螺纹牙顶削平高度，h=h为螺纹牙根削平高纹的研究成果。而高温和高压情况下使用的特殊螺纹度，h=h为螺纹牙高度。螺纹拧紧后，在螺纹牙设计方面的研究成果较为少见。为此，本文作者改进顶和牙底处分别存在有间隙，形成沿螺纹牙顶和牙单纯依靠螺纹过盈配合与螺纹脂封堵实现密封的API底的螺旋线形渗漏通道．严重影响了螺纹的密封性能。一般API圆螺纹的间隙值高达0076mm。这一螺纹齿顶

8、和齿底之间存在螺旋形泄漏通道是螺纹设收稿日期：2014—06—05计的固有缺陷，它与石油套管螺纹加工公差无关。作者简介：李连进(196O一)，男，博士，教授，研究方向为石油套管设计制造技术及方法、金属密封技术与方法、制造