[发明专利]油套管螺纹接头密封结构的设计方法

权利要求书

1.一种油套管螺纹接头密封结构的设计方法，其特征在于，所述油套管螺纹接头具有螺纹段部位和鼻端部位，所述鼻端部位具有密封段和台肩结构，所述设计方法包括：

步骤1，根据设定的基本参数确定密封面的位置，使所述密封面的中心到鼻端部位端部的长度与所述鼻端部位长度的比值在预设范围内；

步骤2，根据所述基本参数确定所述密封段的密封直径范围；

步骤3，根据所述基本参数确定所述密封面的倾斜角度；

步骤4，根据所述基本参数和上述步骤得到的参数范围的临界值建立设计模型，并根据所述设计模型进行有限元分析以获取有限元分析数据；

步骤5，判断所述有限元分析数据是否符合预设标准，若所述有限元分析数据符合预设标准，则根据所述设计模型制造所述油套管螺纹接头；若所述有限元分析数据不符合预设标准，则重新在步骤2和步骤3得到的参数范围内取值，并基于所述基本参数重新建立设计模型，以重复执行步骤4和步骤5。

2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述有限元分析数据包括所述密封面的最大密封接触压力σ_max，判断所述有限元分析数据是否符合预设标准具体包括：

判断最大密封接触压力σ_max是否满足σ_s≤σ_max≤1.5σ_s；

其中，σ_s为材料屈服强度。

3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述有限元分析数据还包括所述密封面的密封系数Wa，判断所述有限元分析数据是否符合预设标准还包括：

判断密封系数Wa是否满足Wa≥1.2Wac；

其中，Wa＝∫_Lσ^1.2dL，上述公式中，σ为密封接触压力，L为密封接触长度，Pgas为管柱内气压，Patm为大气压力。

4.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：

根据公式一获取所述密封段的密封直径范围；

(D_s²-D₁²)/(D₀²-D₁²)≥0.5  公式一；

其中，D₀为管体的外径，D₁为管体的内径，D_s为所述密封段的密封直径。

5.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：

根据公式二获取所述密封面的倾斜角度；

tanγ＝(δ+Dt-Ds)/2(Lt-Ls)  公式二；

其中，δ为设定密封过盈量，D_t为设定鼻端部位的最大直径，Lt为设定的鼻端部位的长度，Ls为密封面中心点到鼻端部位的端部的距离，γ为所述密封面的倾斜角度。

6.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述油套管螺纹接头包括外螺纹接头和内螺纹接头，所述外螺纹接头的密封面锥度为1：x，其中3≤x≤8；所述内螺纹接头的密封面锥度大于所述外螺纹接头的密封面锥度，以补偿密封面两端变形量的差异，所述内螺纹接头的密封面锥度为1：(x-c)，其中0.1≤c≤0.4。

7.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述密封面的中心到鼻端部位端部的长度与所述鼻端部位长度的比值在0至0.4之间。