[发明专利]油套管螺纹接头密封结构的设计方法

说明书

本发明提供了一种油套管螺纹接头密封结构的设计方法，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，使密封面的中心到鼻端部位端部的长度与鼻端部位长度的比值在预设范围内；步骤2，根据基本参数确定密封段的密封直径范围；步骤3，根据基本参数确定密封面的倾斜角度；步骤4，根据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，判断有限元分析数据是否符合预设标准，若有限元分析数据符合预设标准，则根据设计模型制造油套管螺纹接头。通过本申请提供的技术方案，能够解决现有技术中螺纹接头密封稳定性差的问题。

技术领域

本发明涉及油套管技术领域，具体而言，涉及一种油套管螺纹接头密封结构的设计方法。

背景技术

目前，随着油气田开发环境越来越复杂，对油套管螺纹接头密封性能提出了更严格的要求，即在拉伸、压缩、内压、外压、弯曲等各种复杂恶劣工况及偶然性外部因素下然能保持具有优异的密封稳健性。

普通的API油套管螺纹接头已经不能适用这样工况，而特殊螺纹接头设计有专门的密封结构起到密封作用，因此具有优异密封性能的特殊扣螺纹接头得到了本领域的广泛研究。但是目前现有的特殊螺纹接头没有统一的设计方式及优化方法，现有的特殊螺纹接头存在密封稳定性不高的问题，在实际使用中存在失效的可能。

发明内容

本发明提供一种油套管螺纹接头密封结构的设计方法，以解决现有技术中螺纹接头密封稳定性差的问题。

本发明提供了一种油套管螺纹接头密封结构的设计方法，油套管螺纹接头具有螺纹段部位和鼻端部位，鼻端部位具有密封段和台肩结构，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，使密封面的中心到鼻端部位端部的长度与鼻端部位长度的比值在预设范围内；步骤2，根据基本参数确定密封段的密封直径范围；步骤3，根据基本参数确定密封面的倾斜角度；步骤4，根据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，判断有限元分析数据是否符合预设标准，若有限元分析数据符合预设标准，则根据设计模型制造油套管螺纹接头；若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得到的参数范围内重新取值，并基于基本参数重新建立设计模型，以重复执行步骤4和步骤5。

进一步地，有限元分析数据包括密封面的最大密封接触压力σ_max，判断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。

进一步地，有限元分析数据还包括密封面的密封系数Wa，判断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。

进一步地，步骤2具体包括：根据公式一获取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为密封段的密封直径。

进一步地，步骤3具体包括：根据公式二获取密封面的倾斜角度；

tanγ＝(δ+Dt-Ds)/2(Lt-Ls)公式二；