吊钩梯形圆螺纹应力分析

对起重机吊钩梯形圆螺纹联接部位进行不同的经验公式计算,同时利用SolidWorks进行三维建模,运用ANSYS软件对三维模型进行有限元计算,研究分析不同计算方法下的结果,比较各种结果间的差异性,从而为吊钩螺纹的优化设计提供了可靠的理论分析基础。

拉弯复合载荷作用下的API短圆套管螺纹力学行为

套管下入水平井弯曲段时,套管螺纹是否已发生屈服对于随后的钻进和油气井生产有至关重要的影响,而目前国内外对于井眼曲率(弯矩)对套管螺纹连接强度和密封性能影响的研究极少。笔者基于虚功原理、接触非线性理论及von Mises屈服准则,建立了API短圆套管螺纹连接的三维计算模型,研究了拉弯复合载荷下连接螺纹的应力分布规律,指出井眼曲率(弯矩)对套管的连接强度和密封性能影响极大,并通过大量计算绘制了给定井眼曲率时的最大许用套管悬重图,综合考虑连接强度和密封能力推荐了API短圆套管螺纹标准所列锥度、螺距、螺纹长度、牙高参数系列中的最优值。

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．

API套管圆螺纹接头粘扣失效分析

粘扣是套管接头的失效形式之一 ,它发生在套管上扣操作过程中的螺纹处。套管一旦发生粘扣 ,直接影响到套管柱的密封性能和连接强度。通过对套管接头的上卸扣实验和接头螺纹接触压力有限元数值计算 ,对套管产生粘扣的原因进行了研究 ,并利用摩擦磨损机理 。

圆螺纹套管接头应力分布规律研究

根据弹塑性力学理论建立圆螺纹套管接头的计算模型 ,利用有限元分析和全尺寸实验相结合的方法 ,详细分析套管接头在使用工况 (包括上扣、上扣后加拉伸载荷、上扣后加内压载荷等 )下的应力分布规律 ,指出载荷在各个螺纹牙上分布的不均匀性是制约套管接头性能的主要原因 ,提出改进接头应力状态、减少应力集中的主要措施。研究结果提高了对套管接头应力水平的认识 ,对改进套管连接螺纹设计 。

API圆螺纹油管接头上扣与拉伸过程的有限元应力分析

抗滑脱和抗粘扣是衡量 API圆螺纹油管使用性能的两个重要指标。满足 API标准的圆螺纹油管在使用过程中仍然存在粘扣甚至滑脱等事故。通过对 API圆螺纹油管上扣与拉伸过程的有限元应力分析，探讨了影响螺纹接头抗滑脱强度和抗粘扣性能的主要因素，并提出了相应的改进措施。

关于圆螺纹油套管API最佳上扣扭矩合理性的探讨

在圆螺纹油套管的API设计思想框架内 ,讨论了如何确定最佳上扣扭矩。根据API圆螺纹油套管的设计思想 ,最佳上紧是上扣后正好没有外露扣。然而APIRP 5C1给出的最佳上扣扭矩并不完全对应于这一位置 ,API最佳上扣扭矩与实际需要的上扣扭矩至少有± 2 5%的误差范围。为了能够发挥API圆螺纹油套管的最佳使用性能 ,应该根据油套管的实物情况确定对应于最佳上紧位置的实需最佳上扣扭矩。

圆螺纹套管的滑脱机理研究

连接接头滑脱失效是圆螺纹套管损坏的主要形式。利用弹塑性有限元法,研究了圆螺纹套管接头发生滑脱失效的过程与机理,然后通过全尺寸试验,分析了这种接头在失效过程中的应变分布及变形情况,并验证了有限元结果。研究表明,圆螺纹套管滑脱失效最先发生在啮合大端的第1、2牙螺纹上,设法提高此处螺纹的承载能力,对提高圆螺纹套管的连接强度具有重要意义。

圆螺纹套管接头的抗压缩极限载荷分析

采用非线性有限元方法 ,以API8牙圆螺纹套管接头为研究对象 ,在标准锥度公差条件下 ,模拟套管接头的上扣过程。计算分析上扣过程中内、外螺纹导向面和承载面上的应力分布 ,并对套管接头在压缩工况下的承载极限进行分析。得到套管接头在压缩载荷下的失效形式、失效载荷 ,并提出相应的失效判据。

油井钢管圆螺纹接头机紧状态下的力学分析

通过建立机紧状态下的扭矩方程,应用MATLAB软件对P110油井钢管圆螺纹接头在正常机紧、过机紧和欠机紧状态下的扭矩进行仿真,并借助ANSYS软件分析了圆螺纹接头在不同机紧状态下的力学状态。研究结果表明:油管和接箍啮合的开始部位存在明显的应力集中区,在过机紧(2.5圈)状态下,应力集中区将超过规定值而增大螺纹接头粘扣的趋向。

材料形变强化和摩擦系数对圆螺纹接头滑脱性能的影响

API圆螺纹接头套管滑脱强度受多种因素影响,本文基于材料非线性、大变形及摩擦接触,应用有限元方法对API圆螺纹滑脱进行了研究,分析了材料形变强化和摩擦系数对API圆螺纹套管滑脱强度的影响。研究成果为提高API圆螺纹接头滑脱强度,充分发挥其性能,节约油气开发成本提供了技术支持。

套管圆螺纹连接密封性能影响因素分析

详细分析了影响套管圆螺纹连接密封性能的因素,指出了圆螺纹连接存在的泄漏间隙的特点,从理论上揭示了螺纹脂密封机理及基面中径,锥度,螺距累积误差所起的重要作用,另外还对上扣扭矩和留数对密封性能的影响作了简要分析。

油套管圆螺纹连结粘扣原因及其防止方法

介绍了油套管圆螺纹加工方法,以及加工中产生尺寸误差以及应力不均匀分布原因,圆螺纹连接有时出现粘扣的原因、形成机理及其防止方法。

影响圆螺纹油套管粘扣因素试验研究

通过对13种不同条件下进行的上卸扣试验分析,阐述了螺纹脂、过扭矩、接箍受外力变形和上扣时错扣等因素对上卸扣试验结果的影响。指出螺纹脂涂抹与否以及螺纹脂质量对套管的上卸扣、密封性能、及粘结倾向影响很大,而上扣扭矩过大、接箍变形、错扣等情况将会造成严重粘扣现象。

API圆螺纹套管接头螺纹脂密封性能分析

应用流体力学理论 ,通过手紧位置螺纹通道流体能量损失的求解和手紧位置处的密封实验 ,研究了螺纹脂的密封能力 .计算和实验结果表明 ,螺纹脂不仅能满足流体密封性能的要求 ,而且与机紧相配合 。

API圆螺纹套管锥度公差和中径公差的控制

ＡＰＩ圆螺纹的锥度和中径是两个重要的参数。从理论分析知， 锥度公差和中径公差是相互影响和相互制约的， 目前ＡＰＩＳＴＤ５Ｂ标准中对二者的公差规定未能显示出这种相关性， 因此出现中径公差合格而锥度公差却可能不合格， 以及锥度公差合格而中径公差却超出范围的情况， 这对螺纹公差控制及套管的使用性能带来不良影响。建议将锥度公差和中径公差的控制有效地结合起来， 即变为仅控制中径公差； 也可先确定锥度公差， 然后反推出中径公差的大小， 与紧密距折算的中径公差相比， 精度明显提高。

API圆螺纹套管外螺纹接头紧密距测量及判定

针对APISpec5B标准圆螺纹套管量规只是参照短圆螺纹的尺寸进行设计和加工,需要用一种规格的量规测量外径相同,但螺纹几何尺寸不同的多种规格的长、短圆螺纹套管,增加了判定紧密距测量结果难度的问题,提出了凹入量的概念,澄清了凸出量、凹入量及紧密距三者之间的关系。指出APISpec5B标准推荐公式的不足,总结并给出1组新的方便可行、易于理解又不易出错的紧密距计算公式供测量时使用,以避免检验时产生误判。分析表明,实际测量的凸出量、凹入量均不是紧密距,而是对紧密距的间接测量,但可以由此判定紧密距是否合格。

基于API圆螺纹的气密封螺纹开发及评价

如果能在相对成本最低的API圆螺纹的基础上开发出一种低成本气密封螺纹替代目前的特殊螺纹接头,将带来巨大的经济效益。为此,按API Spec 5B标准,基于圆螺纹设计并加工了一种气密封螺纹结构,接箍中间增加了弹性密封圈,依靠弹性密封圈与套管螺纹的过盈配合实现密封。采用MSC.Marc/Mentat有限元分析软件对其进行了极限承载能力评价,然后按照ISO 13679标准对?73.02×5.51 mm J55钢级气密封螺纹实物进行了ISO 13679 B系试验、C系试验及弯曲条件下气体内压加拉伸试验。结果表明:(1)该气密封螺纹结构气密封性能良好,封堵管端最终内压循环与热循环试验的结果符合ISO 13679标准的要求;(2)该气密封螺纹结构抗内压强度、抗拉伸强度和抗外压挤毁强度均大幅高于GB/T 20657标准的要求。结论认为,该气密封螺纹结构可以在鄂尔多斯盆地低压气井开发中使用,具有大幅度节约套管成本的潜力,也可供新型气密封螺纹结构的设计借鉴。

8牙圆螺纹套管接头应力分析

应用弹性理论推导出了接头在不同工况条件下的应力表达式，并且在计算机上进行了模拟．计算结果与国外实验值有可比性，可用于工厂对套管进行力学性能分析．

API圆螺纹套管接头上卸扣力学性能实验研究

为了深入了解上卸扣工况对套管接头力学性能的影响 ,给研究套管接头产生粘扣的力学因素提供实验依据 ,采用在套管接头内外表面贴应变片的方法 ,利用全尺寸上卸扣试验机 ,对套管接头进行了重复上卸扣实验 ,测量了接头内外表面应变和上卸扣扭矩。通过实验结果分析 ,确定了影响接头粘扣的主要力学条件和部位 ,所确定部位与实际操作过程发生粘扣部位相吻合。采用增大接箍螺纹端部锥度 ,降低端部接触压力的方法 ,提高了套管的抗粘扣性能 ,并在生产中得到了验证。