API圆螺纹套管接头连接强度研究

论文摘要

API圆螺纹套管是油田现场使用最为广泛的套管之一,使用率约占螺纹套管的50%。油田实际工况下,螺纹接头是圆螺纹套管连接的薄弱环节。因此,对圆螺纹套管接头连接强度研究具有重要的现实意义。1.实验研究应用中石油石油管工程技术研究院实物实验室先进的实验设备,完成了粘扣、服役工况及压缩条件下API圆螺纹套管接头连接强度实验,获得如下结论：（1）螺纹滑脱是圆螺纹套管失效的主要形式；（2）严重粘扣会大幅度降低（可达23.7%）圆螺纹套管接头连接强度,轻度粘扣对套管接头连接强度影响不大,但操作不慎,轻度粘扣会发展为严重粘扣；（3）模拟苏里格区块现场服役工况实物加载实验研究,套管连接强度下降约10%,该规格套管在该区块最佳上扣扭矩为：6240～6500N·m；（4）压缩载荷会降低套管接头连接强度,两者间呈三次抛物线关系：F=-0.002t3+0.2871t2-9.6119t+1896.2：2.有限元分析研究应用有限元方法分析不同工况啮合螺纹各螺牙平均接触压力分布,有限元分析表明：（1）圆螺纹套管接头连接强度低是由于加载时啮合螺纹平均接触压力分布极不均匀造成的,啮合大端承担大部分的轴向载荷,最容易发生应力破坏；（2）内压加载时啮合小端平均接触压力下降最快,最容易进入流体而发展为泄漏通道,使接头丧失密封性能。因此,要提高圆螺纹接头连接强度和密封性能,必须改善螺纹平均接触压力分布和提高啮合螺纹小端平均接触压力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的与意义
• 1.2 API圆螺纹套管螺纹特点
• 1.3 圆螺纹套管的主要失效形式
• 1.4 圆螺纹套管连接强度
• 1.4.1 圆螺纹套管连接强度的影响因素
• 1.4.2 圆螺纹套管接头连接强度计算方法
• 1.5 国内外研究现状
• 1.5.1 国外研究现状
• 1.5.2 国内研究现状
• 1.6 本文研究内容
• 第二章 粘扣条件下API圆螺纹套管连接强度实验
• 2.1 研究粘扣条件下圆螺纹套管连接强度的意义
• 2.2 粘扣定义
• 2.3 粘扣机理
• 2.4 粘扣条件下圆螺纹套管连接强度实验
• 2.5 本章小结
• 第三章 模拟工况条件下API圆螺纹套管连接强度实验
• 3.1 研究工况条件下圆螺纹套管连接强度的意义
• 3.2 模拟工况条件下圆螺纹套管连接强度实验
• 3.3 本章小结
• 第四章 压缩条件下API圆螺纹套管连接强度实验
• 4.1 研究压缩条件下圆螺纹套管连接强度的意义
• 4.2 压缩载荷产生的原因
• 4.3 压缩条件下圆螺纹套管连接强度实验
• 4.4 本章小结
• 第五章 圆螺纹套管ANSYS有限元建模及分析
• 5.1 有限元法
• 5.1.1 有限元法概述
• 5.1.2 ANSYS软件简介
• 5.2 圆螺纹套管接头建模
• 5.2.1 圆螺纹套管接头几何建模
• 5.2.2 定义材料属性
• 5.2.3 网络划分
• 5.2.4 接触定义
• 5.3 圆螺纹接头工况模拟及分析
• 5.3.1 Von.Mises屈服准则与接触压力
• 5.3.2 机紧三圈各螺牙平均接触压力分布
• 5.3.3 机紧三圈+轴向载荷各螺牙平均接触压力分布
• 5.3.4 机紧三圈+内压各螺牙平均接触压力分布
• 5.3.5 机紧三圈+轴向拉伸+内压（复合加载）各螺牙平均接触压力分布
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 详细摘要