油套管联接拧紧扭矩的计算方法

油套管联接过程中,拧紧扭矩是影响油套管联接质量的主要因素之一。在弹性力学的基础上,结合厚壁圆筒理论,根据螺纹牙的几何尺寸,建立了数学模型,通过计算每圈螺纹牙表面的摩擦扭矩,得到油套管上扣时所需拧紧扭矩的计算公式。建立了能够模拟螺纹拧紧过程的摩擦力测试试验装置,试验测得了螺纹牙接触表面的摩擦因数。以P-110S油套管为计算实例,将理论计算得到的拧紧扭矩与实际操作中的上扣扭矩进行比较,结果表明所建立的理论模型及计算公式是合理的,此研究为计算油套管上扣扭矩提供一种精确的计算方法。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

套管接头台阶密封面的密封性能模拟试验

油套管接头的密封性能是评价螺纹联接性能的一项重要指标,对油气井生产安全与环境将产生重要影响。本文通过对油套管接头拧紧时的受力与摩擦分析,在前期研究成果的基础上,结合有关文献推导出台阶油套管接头上扣时所需的拧紧力矩的计算表达式。搭建了油套管接头密封性能试验装置,针对具有不同密封初始间隙和密封面表面粗糙度的螺纹接头,模拟试验研究了拧紧力矩、气体密封压力、密封初始间隙和密封表面粗糙度等因素对泄漏率的影响规律,获得了相应的变化曲线,并对这些曲线进行了分析。     

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。     

球面对锥面特殊螺纹气密封性能影响因素分析

针对油套管特殊螺纹球面对锥面密封结构,基于Hertz接触力学理论和密封接触能机理,建立了考虑密封面作用扭矩的特殊螺纹气密封压力计算理论模型,研究了球面半径、锥面锥度和密封面作用扭矩对螺纹气密封性能的影响规律,结果表明：随着球面半径增大,螺纹气密封压力呈幂指数规律降低;随锥面锥度增大,螺纹气密封压力逐渐降低,但降幅较小;随密封面附加上扣扭矩增加,螺纹气密封压力呈抛物线型增大。总体来看,球面半径和密封面附加上扣扭矩对特殊螺纹气密封性能影响显著。建议一方面优化球面半径,另一方面合理控制密封面作用扭矩,使得密封接触应力分布既能满足足够的气密封能力,又能保证密封面不发生屈服。     

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.     

Tribological Properties of API 10-Round Thread Connection During Make-and-Break Process

Galling is one of the most familiar failure forms for tubing and casing connections. It has been regarded as a key problem by metallurgy and petroleum systems all over the world. The theory of tribology and contact mechanics was used to analyze the contact force, plastic strain, and other parameters of API 10-round tubing connections in the process of makeup and breakout using the nonlinear finite element method. The stress states of the tubing thread connections were also analyzed for combined makeup and axial tensile loads. The results show that the main factors for tubing thread galling failure with thread grease are the normal contact force of the pin and box and the rigidity of the thread surface. The distribution of the contact force can be improved and the high contact force of the local thread can be reduced by optimizing the geometric parameters of the thread or using a small or varied pitch. The thread surface rigidity can be increased by improving the thread surface machining quality and by heat treatment. The chance of tubing thread galling failure can be reduced by designing hydraulic pressure tongs to avoid high speed and high torque makeup and by standardizing the operations of oilfield makeup and breakout.     

螺纹受力分布分析方法及其应用实例

本文通过多自由度的弹簧系统模拟来分析螺栓联接中螺纹牙上的载荷分布,对螺母螺杆在三种不同受力状态下螺纹牙上产生的载荷分布进行了比较,其中包括一个普通拉伸型螺杆螺栓联接,一个通过T型螺母中部作用的拉伸型传力螺杆以及一个T型螺母的压缩型传力螺杆。最后将计算分析结果用于一个螺杆传力系统的螺纹失效分析。     

油井管特殊螺纹力学损伤与控制研究进展

油井管螺纹失效是目前油气田开采作业中常见且难以治理的事故之一,这一情况不仅制约开采进度,更是威胁井下安全的主要因素之一。普通螺纹存在密封性能差、承载能力低、抗腐蚀能力弱等问题。本文主要从疲劳失效、密封失效、腐蚀失效3个方面不同角度阐述了油井管特殊螺纹接头力学性能的研究进展以及控制方法。在介绍了油井管特殊螺纹接头发展历史进程的基础上进一步阐述目前油井管特殊螺纹接头的发展情况。指出当下我国油井管特殊螺纹研究所存在的不足。最后,在结合过去研究的前提下,提出油井管特殊螺纹力学性能未来研究的新方向。     

油井管接头螺纹腐蚀与防护研究进展

油井管作为油气田开采过程中的基础设施,随着油气田的不断深入开发,油气井的实际开采环境越来越恶劣,其接头螺纹连接处的腐蚀失效问题日益突出和严重.为保障井筒完整性,提高油井管的使用寿命,对几种典型的油井管接头螺纹腐蚀类型进行了介绍,详细分析和综述了其腐蚀机理和影响因素.针对文中介绍的腐蚀类型,对其腐蚀防护技术进行了系统性的...     

高温高产井油管屈曲对特殊螺纹性能的影响

为研究高温高产井中油管发生屈曲对特殊螺纹性能的影响,借助ABAQUS有限元软件建立了某特殊螺纹的三维有限元模型,结合实际屈曲工况,并综合考虑了温度、内压、轴向力等因素,得到了屈曲后油管特殊螺纹的应力分布以及密封结构上的接触压力分布。结果表明：屈曲后特殊螺纹环向上应力分布不均,表现为受压缩一侧Von Mises应力及接触压力明显大于受拉伸一侧,且正弦屈曲段相比于螺旋屈曲段接头环向上的应力集中更突出;屈曲后,受压一侧的台肩以及管体大端外螺纹第一扣处的Von Mises应力值超过了材料的屈服强度,结构发生塑性变形;受拉一侧的密封面以及台肩面上的接触压力为零,密封结构失去密封能力。     

钻杆螺纹部位疲劳损伤的磁记忆检测试验研究

钻杆在使用过程中由于工况恶劣,受力情况复杂,其螺纹部位极易发生疲劳失效,造成重大损失。笔者利用磁记忆检测的基本原理,对不同使用工况的钻杆螺纹部位的疲劳损伤情况进行了现场检测试验,验证了磁记忆检测技术在检测钻杆螺纹疲劳损伤状况方面的可用性,证实了螺纹容易发生疲劳损伤的部位位于密封面端起前三扣位置,同时证实随着使用时间的延长,钻杆螺纹部位疲劳损伤越严重,并且在对大量检测数据进行分析的基础上建立了钻杆螺纹分级推荐标准。     

逆解法求封隔器胶筒与石油套管内壁挤压应力

由于胶筒位于套管内部，周围有油和水，工作环境极复杂，无法用直接测量或数值法得到挤压应力。作者利用电测法测出套管外壁应变，再结合有限元法，由测得的应变反算出封隔器胶筒与套管之间的挤压应力。结果表明，成功地为研究胶筒封隔器的工作状态提供了有效方法，并可为优化设计提供有价值的数据。     

基于Workbench的某新能源汽车转向拉杆连接强度分析

为提高某新能源汽车转向系统可靠性,对其转向内拉杆球绞及螺纹连接部位强度进行了研究。在ADAMS/CAR中搭建虚拟试验台,得到转向拉杆受到的最大转向力;将简化后的转向拉杆连接部位模型导入ANSYS Workbench中,生成有限元模型,分别建立螺纹和球绞连接摩擦接触,通过仿真得到应力分布,实现球绞连接和螺纹连接的模拟效果。仿真结果表明转向拉杆连接位置的工作应力均小于许用应力,强度满足使用要求。