圆螺纹套管接头上扣与滑脱的数值模拟

用有限元程序ＡＤＩＮＡ对圆螺纺套管接头的滑脱机理进行了研究，利用位移的约束方程处理过盈量和接触条件，通过接触试验和弹塑性平衡迭代，考察了圆螺纹套管接头在上扣时以及拉伸载荷作用下的力学特性，提出了接头滑脱判据，确定了滑脱载荷，该研究结果有助于工程技术人员在进行套管柱设计时合理选用套管接头。     

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。     

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。     

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．     

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.     

油套管螺纹端面密封微观接触性能数值模拟

油套管接头在油气田工业中已得到广泛使用,其密封性能对油气井生产安全与环境将产生重要影响。以上扣拧紧时的螺纹接头为研究对象,在弹性范围内构建了锥螺纹接头端部密封面上挤压力的计算方法。利用粗糙密封表面微观接触分析方法,以某一具体的API圆螺纹接头为例数值模拟了拧紧力矩(圈数)、表面粗糙度和初始密封面间隙对端面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。     

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。     

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。     

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。     

用光弹性法研究弹性体平面多点接触问题

应用光弹性法研究了类似特殊螺纹连接的弹性体平面多点接触问题,探索了平面多点接触问题的光弹性模型的制作技术和试验方法,并研究了在轴向拉伸载荷作用下齿的接触压力和模型内部的应力分布规律.结果表明,在轴向拉伸载荷作用下,齿的接触压力沿轴向呈对称分布,内部应力主要是由弯曲引起的轴向拉应力.     

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。     

Sealing Reliability and Sensitivity Analysis for a Premium Threaded Connection Based on Kriging Model

In order to analyze the sealing performance of a new designed premium threaded connection,this paper studies the sealing reliability and sensitivity of the premium threaded connection at its most dangerous load condition based on Kriging model.The load condition of premium threaded connection in deep well is so complex that the most dangerous load point of premium threaded connection under the typical series loads is studied by finite element analysis(FEA) method firstly.Since the FEA of the premium threaded connection is too time-consuming,Kriging model which is accurate and efficient for multidimensional and highly nonlinear problems is built to calculate the sealing reliability of the premium threaded connection at the most dangerous load point.Finally,the sealing sensitivity analysis of the premium threaded connection is performed by the method of variance-based global sensitivity analysis.The work in this paper could contribute for the analysis and further improvement of the premium threaded connection.     

射孔套管应力集中系数有限元分析

建立了射孔套管的有限元力学模型,对不同孔径、孔密及相位角的射孔套管在外挤压力作用下的孔眼应力集中系数进行了有限元分析。旨在讨论非线性材料弹塑性范围内多孔情况下,对孔眼的应力集中系数及对管体抗挤强度的影响,为射孔套管应力集中及强度影响提供了详尽的数据,并给出了优化射孔方案。     

温度对套管接头螺纹接触压力的影响

In high-temperature(HT)-high-pressure(HP) gas wells and steam injection wells,the heat stress caused by temperature difference had great effect on contact pressure of casing joints.The distribution of the contact pressure became non-unifonn with the HT difference,the effective stress in casing joints was about equal to its yield strength,and the joints produced the plastic deformation. As a result, sealing ability of casing joints should be paid another attention. The mechanical model was set up for casing joints with the elastic-plastic finite element method.The influence of the temperature to casing joints was analyzed because of change of temperature, which will provide a quantitative basis for safe using of casing joints in HT wells     

膨胀管技术中膨胀芯头锥角设计

膨胀套管技术是20世纪90年代才兴起的一门节约井眼直径的钻井技术,在我国还处于理论探索阶段。用ADINA软件中的弹塑性有限元接触问题建立了可膨胀管膨胀过程的力学模型,通过对膨胀芯头锥角α的不同取值,在相同工况下对N-80钢级材料的244.5 mm(95/8″)套管膨胀至298.4 mm(113/4″)的膨胀过程进行详细的计算机模拟分析,并且在定性和定量地比较套管膨胀后的等效应力、接触压力、残余应力、膨胀芯头所需的推动力以及套管轴向收缩量的基础上,得出了膨胀芯头的锥角α取值为12.3°时更有利于膨胀套管的膨胀,为膨胀芯头的结构设计提出了依据。     

API圆螺纹套管接头应力场分布实验

套管接头在装配、内压和拉伸载荷工况条件作用下,沿接头的应力分布规律及上扣扭矩和滑脱力的大小,对分析套管接头粘扣、泄漏和滑脱失效有重要参考价值,使用目前先进的全尺寸实物评价试验设备,对套管接头进行了综合实验测试,并分析了测试结果,实验和分析结论提高了全面认识套管接头力学性能的水平,而且为从理论上进一步深入研究提供了可靠的数据。