特殊螺纹接头主密封优化研究.pdf

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1、2011年4月润滑与密封Apr．2011第36卷第4期LUBRICAT10NENGINEERINGVol_36No．4DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2011．04．005特殊螺纹接头主密封优化研究步玉环子L华国安平马明新(1．中国石油大学(华东)山东青岛266555；2．中原石油勘探局钻井工程技术研究院河南濮阳457001)摘要：以特殊螺纹接头为研究对象，采用有限元分析的方法，分析常规锥面／锥面密封结构、变锥面密封结构以及逆向台肩3种结构主密封面上接触压力分布规律，并在此基础上提出一种改进型密封结构。有限

2、元分析结果表明：锥面／锥面密封结构主密封面上接触压力分布不均，有效接触长度很短；变锥面密封结构和逆向台肩能够在一定程度上改善接触压力分布，但密封结构参数对接触压力分布影响很大；改进型密封结构综合了上述结构的优点，主密封面上接触压力呈现U型分布，并且在拉伸载荷作用下有着更高的稳定性。关键词：特殊螺纹接头；密封结构；有限元分析；接触压力中图分类号：TH136文献标识码：A文章编号：0254—0150(2011)4—015—6OptimizationStudyonPrimarySealingofthePremiumConnectionsB

3、uYuhuanKongHuaGuoAnpingMaMingxin(1．ChinaUniversityofPetroleum，QingdaoShandong266555，China；2．DrillingEngineeringTechnologyResearchInstitute，ZhongyuanPetroleumExplorationBureau，SINOPEC，PuyangHenan457001，China)Abstract：Premiumconnectionswerestudiedwiththefiniteelementanal

4、ysis(FEA)，thecontactpressuredistributionsonthemainsealingsurfaceofcone／conesealingstructure，variabletapersealingstructureandreverseshoulderstructurewereanalyzed，andanimprovedsealingstructurewasdesigned．FEAresultsindicatethatthecontactpressuredistributionontheprimarysea

5、lingsurfaceofthecone／conesealingstructureisveryuneven．andtheeffectivecontactlengthisshon．Variableconesealingstructureandreverseshouldercanimprovethecontactpressuredistributiontoacertainextent，buttheparametersofthestructureshaveagreatinfluenceonthedistribution．Theimprov

6、edsealingstructurecombinesthead—vantagesofabove—mentionedstructures，thecontactpressuredistributiononprimarysealingsurfaceshowsU—distribution，andtheimprovedsealingstructureshashighcontactpressurestabilityunderthetensileload．Keywords：premiumconnection；sealingstructure；fi

7、niteelementanalysis；contactpressure由于深井、超深井、高温高压油气井的广泛开锥形密封面接触式配合，具有较高的接触压力，较长发，常规API套管螺纹由于本身结构设计具有缺陷，的密封长度，同时，扭矩台肩起到一定的辅助密封。不能满足要求，正逐步被连接强度高、气密封性能优由于锥面／锥面密封结构比较容易进行高精度加工，异的特殊螺纹接头所替代。由于不同结构的螺纹目前被广泛使用。接头，其性能也不同，因此，国内外也在加大对特殊螺纹接头的开发和研究。扭本文作者采用有限元分析的方法，在分析了国内外几种典型密封结构接触压力

8、分布的基础上，提出了一种新型气密封结构，以改善密封特性。1密封面结构类型及设计图1特殊螺纹接头的主要结构1．1常规锥面／锥面密封结构Fig1Themainstructureofspecialthreadconnection锥面／锥面密