套管连接螺纹的受力分析与改善措施

套管在轴向拉力作用下，连接螺纹的各牙受力很不均匀，从而严重制约了套管接头的承载能力．针对套管螺纹的结构特点，建立了连接螺纹在轴向拉力作用下的力学模型，分析了各牙螺纹的受力和变形特点．在此基础上，给出了改善套管螺纹受力分布的具体方法，并从便于进行螺纹加工的角度出发，提出了外螺纹螺距不变，内螺纹变螺距的近似方案，最后用有限元法验证了这种方案的可行性．为改进套管螺纹设计，提高套管螺纹连接质量提供了依据．     

特殊螺纹套管接头连接性能的安全可靠性分析

建立套管接头内、外螺纹牙啮合物理力学模型,依据螺纹啮合对变形协调方程和单个螺纹牙轴向弹性变形分析,推导出套管接头螺纹牙承载分布不均性规律及其法向接触力计算方程组,并利用有限元计算结果验证了螺纹牙受力解析值的可参考性.结合弹性力学理论和API偏梯形螺纹计算准则,根据可靠度理论建立特殊螺纹套管接头三种连接失效形式的极限状态方程,利用Monte Carlo方法对服从正态分布的螺纹各项加工参数进行抽样,统计得出套管接头发生连接失效的概率及其相应可靠度.计算结果表明:特殊螺纹套管接头各连接失效形式的可靠度由大到小排序为螺纹跳扣>管体屈服>螺纹牙剪切>接头抗拉.     

具有局部牙形误差的油套管螺纹联接受力分析

油套管螺纹加工过程中会产生局部牙形误差,这种局部牙形误差会影响油套管螺纹联接的受力和变形,进而影响螺纹联接质量。在弹性力学的基础上,根据螺纹牙的几何形状,建立新的数学模型,通过对每圈螺纹牙进行受力分析,得到能够考虑局部牙形误差的油套管轴向过盈联接时螺纹牙齿面上受力分布的计算公式。同时,以P-110S圆柱管螺纹为计算实例,研究了不同的局部牙形误差对油套管螺纹联接的受力影响,得出了一系列规律性的结论。     

油套管螺纹联接粘扣失效过程的试验研究

油套管螺纹联接中,粘扣失效问题一直是影响油套管安全性和工作寿命的关键。设计了一台能够模拟油套管螺纹联接的实验装置。以P-110S油套管螺纹为研究对象,试验观察了螺纹表面形貌随着不同的加载和摩擦而发生改变的过程,分析了接触应力大小对发生粘扣失效的影响规律;采用实际应用中的拧紧齿面接触应力进行试验,观察了螺纹齿面逐渐发生粘扣失效过程的表面形貌,得出在接触应力为300MPa时,P-110S油套管螺纹大约拆卸4次即发生粘扣失效的结论,这与目前工业界中的最大装拆次数是吻合的。     

拉伸载荷作用下套管接头的特性分析

利用有限单元法轴对称模型，分析了8牙圆螺纹套管接头在拉伸载荷作用下的应力和变形，给出了负荷和各应力沿轴向的分布规律．     

薄壁螺纹零件的滚压加工

薄壁螺纹零件由于工件壁较薄,在夹紧力的作用下容易产生变形,在切削力的作用下,也容易产生振动和变形,影响工件的尺寸精度、表面粗糙度、形状精度和位置精度,利用常规的车削加工非常困难。本文主要讲述了薄壁螺纹零件的滚压加工的原理,通过案例具体阐述加工工艺和方法,提出相关建议,对薄壁螺纹零件的滚压加工具有指导意义。     

套管螺纹接头连接性能的接触有限元分析

根据套管螺纹接头的结构和受载特点,基于接触问题的有限元混合法和面向对象的程序设计思想,建立了套管接头螺纹旋合接触的有限元分析模型,编制了相应的有限元分析程序,并以此对3种载荷条件下载荷在各螺牙上的分布进行了分析研究,结果表明,载荷分布的不均匀性对套管螺纹接头的连接性能有重要影响,从而为套管接头螺纹的合理设计提供了基础     

螺距误差对套管螺纹载荷传递特性的影响

根据套管螺纹接头的结构和受载特点,在先期建立的套管接头螺纹旋合接触的有限元分析模型和分析程序的基础上,研究了因加工误差而造成套管接头内、外螺纹螺距不一致时对其载荷传递特性的影响;给出了在内、外螺纹个有不同的螺距配合时,载荷在套管接头各扣螺纹上的分布规律曲线,为设计时合理选择套管接头内、外螺纹的螺距公差提供了依据。     

圆锥管螺纹过盈联接螺纹牙应力和变形计算方法

以圆锥管螺纹为研究对象,在弹性力学的基础上,结合组合厚壁圆筒理论,对圆锥管螺纹齿面过盈配合进行了理论分析,建立了一种新的解析模型,得到了圆锥管螺纹接触齿面上的径向接触应力和变形公式。并以API-P110SΦ88.9 mm圆锥套管螺纹为例,对螺纹牙的径向变形和径向应力进行了实例计算和有限元分析,通过将解析计算结果与有限元计算结果进行比较分析,证明所建立的计算模型具有较好的准确性,为精确计算圆锥管螺纹过盈联接的应力、变形提供了一种新的方法。     

套管接头螺纹滑脱失效有限元模拟

套管螺纹接头必须满足结构完整性,用能考虑螺纹接触边界存在大变形和大滑移条件的有限元程序,对套管螺纹接头滑脱失效影响参数进行了有限元模拟。模拟结果表明：螺纹锥度大小对滑脱影响很小,材料性能对滑脱影响最大;滑脱的开始位置在接箍的端部。模拟结果与实际情况相吻合。     

轴向载荷对套管螺纹连接应力的影响分析

针对深井和大位移井中套管存在很大的轴向拉伸和压缩载荷的情况,采用有限元方法对套管柱中最薄弱的螺纹接头部分进行了分析计算,研究了API长圆螺纹套管在轴向拉、压载荷作用下,螺牙面的接触压力和应力分布规律,结果表明:API长圆螺纹套管接头最大接触压力出现在公扣的根部,并且前4扣的接触压力和应力较大,最有可能发生粘扣和屈服破坏。对在深井、大位移井中正确选用API长圆螺纹套管,减少套管连接部位失效事故的发生具有重要意义。     

特殊扣石油套管接头上扣扭矩计算方法

研究了特殊扣石油套管接头上扣扭矩的构成,利用厚壁圆筒理论,推导了特殊扣石油套管接头上扣扭矩的计算方法,确定了螺纹牙径向过盈量,分析了螺纹脂摩擦因子对上扣扭矩的影响。结果表明,在螺纹过盈量一定的情况下,所用螺纹脂的摩擦因子越大,螺纹牙径向过盈扭矩所占总扭矩的比值越大,并逐渐趋于一定值。在进行特殊扣接头加工时,应优化公差配合,优先保证密封结构的加工精度和表面粗糙度,并注重螺纹脂的选择。利用本文给出的计算方法,可以较好地估算特殊扣接头的上扣扭矩。     

石油套管联接园扣螺纹的合理扣数问题

目前,石油套甘联接的螺纹牙形有脚扣、梯形扣和奥米加扣等几种扣型。固井工程中,最常用的套管螺纹为园扣。关于园扣螺纹的尺寸参数,国产套管及接箍规范(YB690一70)、API套管规范以及苏制套管规范均作了规定。规范中,除规定了螺纹每时长的扣数外,尚有长扣与短扣之分。各种尺寸的套管,螺纹(长扣和短扣)的有效总扣数在18一36扣之间。关于套管联接螺纹有效总扣数的合理扣数问题,应从什么角度出发确定,有必要进行研究探讨。本文将从套管柱受轴向拉伸载荷作用下的弹性静力分析出发,研究联接螺纹中的载荷分配特点,提出设计套管联接螺纹的合理有效总扣数,供设计套管螺纹参考。     

油管接头台阶密封面的接触压力及密封性能

锥形油管螺纹接头在拧紧过程中如何保证其密封性能,是目前工程实践中的难点问题之一。以具有台阶密封面结构的锥形油套管接头为研究对象,通过对内外螺纹受力与变形分析和相互啮合时所满足的变形协调方程和位移方程,在弹性范围内建立了能够计算锥形油套管接头拧紧时台阶密封面上接触压力的计算模型。利用粗糙密封表面微观接触分析方法,以某一具体的API锥螺纹接头为例,计算模拟了螺纹拧紧圈数和初始间隙对台阶密封面上接触压力及密封性能的影响规律,获得了相应的变化曲线,并对这些曲线进行了分析。此研究有助于实际应用中合理确定油管接头拧紧圈数,为确保实现良好密封提供理论依据。     

用酸化解卡方法解除修井作业中水泥卡钻事故

陵33井是一口生产油井,在进行钻水泥塞作业时发生卡钻事故,分析为钻碎的水泥块沉积所致。经过实施大力上提活动解卡等四种方案,均未成功解卡。为此,借鉴钻井解卡经验提出酸化解卡思路,通过分析酸化解卡原理,优选了酸化解卡液添加剂,确定了酸化解卡方案和解卡液配方。在确保地面管汇、泵注系统及钴具和套管不被酸液腐蚀,有效保护油层的同时,现场酸化解卡作业获得了成功。     

V形圆扣套管联接螺纹滑扣的机理分析

本文对V形圆扣套管联接强度失效的主要形式,即套管联接螺纹滑扣(或滑脱)失效的机理进行了分析研究。在分析套管联接螺纹滑扣机理的过程中,得出一些新的螺纹滑扣认识,并提出新的滑扣机理。对研究套管联接螺纹滑扣现象和固井工程中的套管柱防滑扣有一定的参考价值。     

套管螺纹牙齿面接触应力分布研究

以P-110S圆锥管螺纹联接为计算实例,利用ABAQUS大型有限元分析软件,建立了圆锥管套管接头的弹塑性轴对称接触有限元模型.通过有限元分析得到了套管接头在不同的使用工况（包括过盈、施加轴向拉伸载荷等）下螺纹牙整体的应力分布规律;同时以圆锥管螺纹接触齿面为研究对象,得到了螺纹牙导向面和承载面上从齿顶到齿根的应力分布趋势.     

水轮机转轮下环精加工防变形技术

水轮机转轮下环的材料为马氏体不锈钢,下环是水轮机中技术含量最高,制造难度最大,制造周期最长的部件。由于下环吨位重、直径大、壁薄,在加工过程中极易变形,通过多方面的分析与确认,下环防变形的措施有装卡防变形、加工过程热应力释放放变形、吊运防变形、翻转防变形等。     

用酸化解卡方法解除修井作业中水泥卡钻事故

针对生产油井进行钻水泥塞作业时由钻碎的水泥块沉积造成卡钻事故,实施大力上提活动解卡等4种方案均未成功解卡的问题,借鉴钻井解卡经验提出酸化解卡思路,通过分析酸化解卡原理,优选了酸化解卡液添加剂,确定了酸化解卡方案和解卡液配方。在确保地面管汇、泵注系统及钻具和套管不被酸液腐蚀,有效保护油层的同时,现场酸化解卡作业获得了成功。     

石油套管钻井中套管柱疲劳寿命实验研究

根据相似原理,在对比例试件进行多轴疲劳实验的基础上,采用Von Mises等效应力准则进行等效转换和修正,获得了石油套管管体疲劳寿命的预测模型;按照API SPEC STD 5B标准,将J55钢圆棒材料加工为偏梯形螺纹的牙型缺口试件,通过多轴疲劳实验和回归分析,获得了基于应力和应变的两参数和三参数模型以及类Manson-Coffin模型,可用来预测套管钻井螺纹接头的疲劳寿命;同时,还获得了预测误差在20%以内的石油套管钻井中套管柱疲劳寿命的预测方法。