两种油管气密封螺纹接头性能仿真

采用三维有限元仿真方法对VAM TOP、NK3SB两种气密封螺纹接头在上扣、拉伸载荷及弯曲载荷3种工况下的联接及密封性能进行研究,并对两种扣型的性能进行对比分析。结果表明:两种扣型台肩与密封面过渡区域有较为严重的应力集中,是气密扣结构最薄弱环节;上扣工况密封面接触应力沿周向表现出一定的螺旋特性,NK3SB扣型主密封受螺纹影响较小,VAM TOP副密封受螺纹影响较小;拉伸工况NK3SB螺纹应力分布更为均匀,弯曲工况VAM TOP螺纹应力波动较小;拉伸及弯曲工况下,NK3SB扣型球面/锥面主密封性能更为优异,VAM TOP反向台肩副密封性能更优异。     

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。     

油套管特殊螺纹接头上扣扭矩理论分析

油套管特殊螺纹接头上扣扭矩及其构成对于提高接头结构完整性和密封完整性至关重要。在分析典型上扣
扭矩曲线基础上,采用弹性力学厚壁圆筒理论和旋转台肩扭矩公式,建立了特殊螺纹接头上扣扭矩理论计算方法,研
究了不同过盈量和螺纹脂摩擦系数对接头总上扣扭矩及其构成的影响规律。结果表明：过盈量和螺纹脂摩擦系数越
大,总上扣扭矩越大;螺纹径向过盈量、密封面径向过盈量、螺纹脂摩擦系数越小,台肩面轴向过盈量越大,作用到台
肩面扭矩与总扭矩比值越大。总体上,台肩扭矩比值主要受螺纹径向过盈量和台肩轴向过盈量控制,而螺纹脂摩擦系
数主要影响总上扣扭矩。建议加强优化公差配合、提高接头加工精度、严格控制上扣圈数并注重优选螺纹脂。研究结
果对于确定特殊螺纹接头合理上扣扭矩以及强度计算提供了理论依据。     

用光弹性法探讨石油套管螺纹连接的强度和密封性能

应用光弹性方法，探讨石油套管螺纹连接部分的应力分布及密封性能。采用两种不同锥度模型模拟轴向拉伸、轴向尺寸过盈和径向尺寸过盈等多种载荷，研究了由此组合成不同工况下的应力分布规律、齿的接触压力以及施加不同尺寸过盈对螺纹连接部分的强度和密封性能的影响，结果表明，增大螺纹锥度，有利于提高强度，但对密封性能不利；从密封效果考虑，施加径向尺寸过盈明显优于施加轴向尺寸过盈。     

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。     

露天矿钻机钻具接头螺纹接触分析与参数优化

针对露天矿用钻机钻具接头螺纹连接处因接触压力过大引发粘扣、磨损等现象,采用数值模拟方法,以LWD-200B钻机为研究对象,应用有限元软件ANSYS,对5种不同牙型的螺纹建立轴对称接触模型,考虑台肩受力分析并得出在轴向工作载荷条件下螺纹牙的受力分布不均匀及有应力集中的规律,得到台肩受力和螺纹牙受力的关系.对牙型v-0.038R螺纹进行了增大螺距的参数优化.对优化后的螺纹进行数值模拟,并将其应用到现场实践,数值模拟和现场应用结果表明,新的优化方案有效地改善了接头处应力集中与分布不均现象.钻机使用螺纹优化后的钻具,现场的粘扣、磨损等情况明显减轻.     

基于耦合模型的双台肩螺纹钻杆接头台肩力学性能

双台肩螺纹钻杆接头的预留副台肩间隙对主副台肩接触应力有重要影响,为保证接头性能,需探究其主副台肩的力学特性。通过对双台肩接头进行力学分析和有限元仿真建立其耦合模型,依据耦合模型进行统计拟合得到主副台肩摩擦力力矩和螺纹处力矩与上扣扭矩的数值关系,进而得到接头完整仿真条件。在此基础上以NC38接头为例,研究其在不同上扣扭矩下副台肩预留间隙与其台肩接触应力的关系。结果表明：双台肩接头的副台肩预留间隙对接头性能起关键作用,在一定的上扣扭矩下,应选择合适的副台肩预留间隙,以保证副台肩的主密封性和可靠性;随上扣扭矩的增大或减小,预留间隙也应随之改变,使主副台肩性能得到更好的配合发挥;该研究方法可以帮助设计者更好的确定双台肩接头最佳的副台肩预留间隙。     

用光弹性法探讨石油套管螺纹连接的强度和密封性能

应用光弹性方法，探讨石油套管螺纹连接部分的应力分布及密封性能，采用石油不同的锥度模型模拟轴向拉伸、轴向尺寸过盈和径向尺寸边盈等多种载荷，研究了由此组合成不同工矿下的应力分布规律，齿的接触压力以及施加不同尺寸过盈对螺纹连接部分的强度和密封性能的影响，结果表明，增大螺纹锥度，有利于提高强度，但对密封性能不利，从密封效果考虑，施加径向尺寸盈明显优于施加轴向尺寸过盈。     

基于特殊螺纹密封完整性的三轴设计系数研究

针对高温高压气井完井油管柱密封完整性问题，开展了基于88.90 mm×6.45 mm 110SS材料油管一种气密封特殊螺纹密封完整性分析的管柱三轴设计系数研究，研究中采用了API RP 5C5—2017国际标准螺纹性能试验评价方法，进行了高温和室温环境下A系全包络线载荷密封实验评价。基于气密封能判据，采用有限元模拟分析了不同VME（冯米塞斯等效应力）全包络线载荷2次循环工况的密封能和密封能倍数的变化规律并确定了危险载荷点。结果表明，通过API标准密封完整性实验评价的气密封特殊螺纹连接，需采用有限元进一步分析包络线载荷循环密封能及密封能倍数的变化规律，确定这种螺纹连接安全适用范围；同时开展了3种VME全包络线载荷2次循环后密封适用性分析，确定了高温和室温两种环境下螺纹安全适用包络线载荷范围及合理的三轴安全系数，并完成了1口高温高压气井完井油管柱安全分析和现场应用。提出的研究方法为管柱三轴设计安全系数的确定提供了有益指导。     

油井管螺纹接头力学特性的研究进展

随着油藏埋深增加,石油钻采条件日益苛刻,油井管柱受到的载荷工况(包括拉伸、压缩、弯曲、内压、外压以及温度等)愈来愈复杂,油井管(包括钻杆、油管、套管等)螺纹接头失效已成为各油田遇到的主要问题之一.开发连接强度和密封性能更优越的螺纹接头已备受重视.作为特殊螺纹接头开发的瓶颈问题之一,螺纹接头力学性能分析方法亟待攻关.在介绍油井管螺纹接头发展进程的基础上,从解析法、试验法和数值模拟方法3个方面阐述了油井管螺纹接头力学性能的研究进展,并对与之相关的试验方法、设备以及数值模拟方法进行了描述,明确了当前研究存在的不足,提出了油井管螺纹接头力学性能的研究新方向.