[发明专利]特殊扣石油套管密封结构

说明书

技术领域

本发明属于机械制造领域，更具体的说，是涉及一种特殊的石油套管密封结构。

背景技术

随着社会经济的发展和科学技术的进步，人们对石油能源的依赖性越来越强。这促使了地下深层油气资源的开发利用，而在深井服役的石油套管负载非常复杂，要求其必须具有足够的机械强度和密封性能。

通常采用接头用螺纹将两根石油套管联接形成套管柱而使用，这种螺纹有采用API标准或非API标准的两种，非API标准螺纹适用于深井使用，采用非API标准螺纹联接的石油套管也称为特殊扣石油套管。

目前，特殊扣石油套管的螺纹联接结构如图1所示，石油套管1和接头2的联接部位分为抗过扭矩台肩3、螺纹4和密封结构面5三部分。

联接部位的密封结构是石油套管柱的薄弱部位，主要有锥面/锥面(如图2a所示)、锥面/球面(如图2b所示)、柱面/球面(如图2c所示)等密封形式。

采用锥面/球面密封形式或柱面/球面密封形式，其泄漏路径相对较短；采用锥面/锥面密封形式，对密封面的锥度加工精度要求过高。无论哪种密封结构，其效果都非常有限。以美国墨西哥湾和我国渤海等有代表性的漏油事件就从侧面反映了石油套管的结构问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，是克服上述现有技术中存在的不足，提供一种密封性好、耐压强度高的特殊扣石油套管密封结构。

本发明特殊扣石油套管密封结构，石油套管与接头的一端通过螺纹连接，石油套管与接头的另一端与抗过扭矩台肩接触，石油套管与接头的中部环形间隙为退刀槽，其特征是，所述退刀槽安装磁流变液密封结构，所述磁流变液密封结构由环形永磁体、环形磁极、磁流体和导磁密封轴构成，环形永磁体两端设置环形磁极，导磁密封轴穿过环形永磁体和环形磁极，所述每个环形磁极设置至少两个极齿，与永磁体对称的两个极齿经永磁体形成一个闭合磁回路，每个闭合磁回路注入磁流体。

所述永磁体的轴向长度为10-15mm。

所述导磁密封轴与磁极之间的间隙为0.2-0.6mm。

所述极齿宽度为0.5-1.0mm，极齿的齿槽宽度为2.5-4mm，极齿的齿槽高度为1-2mm。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明的密封结构与美国石油协会API标准规定的接头具有不同的密封机理，不是采用金属密封形式，而是采用磁流变液密封形式。

2、在金属密封中，为保证密封面具有较大的接触应力，需要较大的过盈量和限制轴向拉力，这会增加石油套管粘扣的几率和降低轴向拉力，加大石油套管的使用成本，本发明的密封结构采用磁流变液密封形式，可以降低石油套管的使用成本。

3、在金属密封中，为保证密封面具有较大的接触应力，需要提高石油套管的加工精度，防止加工误差造成的接触压力降低，本发明的密封结构采用磁流变液密封形式，可以降低石油套管的加工精度。

4、保留API标准的抗扭矩台阶能防止过大的扭矩损伤联结螺纹，保护螺纹，并有辅助密封作用。

附图说明

图1是现有特殊扣石油套管的螺纹联接结构示意图；

图2a是现有特殊扣石油套管的锥面/锥面密封结构形式；

图2b是现有特殊扣石油套管的锥面/球面密封结构形式；

图2c是现有特殊扣石油套管的柱面/球面密封结构形式；

图3是本发明的特殊扣石油套管的密封结构示意图；

图4是磁流变液密封结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图3所示，石油套管1与接头2的一端通过螺纹4连接，石油套管与接头的另一端与抗过扭矩台肩3接触，石油套管与接头的中部环形间隙为退刀槽6，所述退刀槽安装磁流变液密封结构7，如图4所示，所述磁流变液密封结构由环形永磁体8、环形磁极9、磁流体10和导磁密封轴11构成，环形永磁体两端设置环形磁极，导磁密封轴穿过环形永磁体和环形磁极，所述每个环形磁极设置至少两个极齿，与永磁体对称的两个极齿经永磁体形成一个闭合磁回路12，每个闭合磁回路注入磁流体。

磁流变液是一种由纳米级铁磁性颗粒、悬浮介质和添加剂混合形成的混合液体材料。磁流变液密封能力明显优于其它密封结构，具有密封性好、耐压强度高、摩擦损耗小、寿命长等特点，不受尺寸精度、热膨胀、密封间隙等的影响。