过扭与欠扭工况下特殊螺纹油管接头三维有限元分析

考虑螺旋升角,采用弹塑性接触有限元法,应用ABAQUS有限元分析软件建立某特殊螺纹油管接头三维有限元模型;考虑欠扭矩、最小扭矩、最佳扭矩、最大扭矩、过扭矩5种不同上扣扭矩,分析了特殊螺纹油管接头的接触应力及Von Mises应力。结果表明:欠扭矩上扣后,密封面接触应力大于管体抗内压强度,能够实现密封,但台肩的辅助密封丧失;过扭矩上扣后,台肩和密封面处的接触应力均大于管体抗内压强度,能够实现密封;过、欠扭矩上扣后,分别承受轴向拉伸、压缩载荷与内压作用时,密封面接触应力都大于管体抗内压强度,但台肩的辅助密封都已经丧失;当扭矩从最小扭矩逐渐增大时,密封面接触应力随着台肩接触应力的增大而逐渐减小。

特殊螺纹油管密封性能超声检测方法研究

特殊螺纹油管密封面接触压力大小和分布对其密封性能有重要影响。对双粗糙表面施加压力模拟油管螺纹密封面接触过程,获取不同压力下接触界面超声回波信号,分析频谱特征参数与接触应力大小的关系。对幅度谱进行归一化处理,计算了不同压力及加载次数下每一频率下的反射系数。分析结果表明:归一化幅度谱出现两个极值,分别在5和8 MHz处,加载过程中频率发生偏移;反射系数随压力增加呈非线性减小,随加载次数增加,反射系数曲线趋于重合。计算了回波中心频率并进行了拟合,拟合结果表明,中心频率随接触压力呈双线性变化趋势,小压力范围内呈线性降低,压力继续增大时回波中心频率增大,且多次加载时,双线性交点向低压高频方向偏移。研究结果可为油管密封面接触压力超声检测的定量表征提供数据支撑。

基于磁-声结合的特殊螺纹油管密封检测方法研究

针对特殊螺纹油管下井后仍存在密封失效的问题,提出采用金属磁记忆和超声相结合的检测技术应用于特殊螺纹油管密封性能的检测。搭建金属磁记忆检测系统,采集上扣前后接头的磁记忆信号,提取并分析特征参数磁记忆信号梯度值。结果表明:磁信号梯度值可以表征螺纹形貌;上扣后啮合螺纹应力分布不均,起始端磁信号梯度值大,应力集中程度高。搭建超声检测系统,采集上扣前后油管密封面回波信号,计算声强反射系数,并利用声强反射系数与接触应力的关系得到密封面接触应力分布。结果表明,上扣后密封面环形带上保持了较高的接触应力,具有一定密封能力。磁-声结合的检测方法实现了对接头螺纹连接部位应力集中情况和密封面接触应力分布的检测,进而可评估密封性能,为保障油管下井服役提供了更安全更有效的密封检测手段。

试压过程中特殊螺纹油管接头冲刷腐蚀防护环挤出原因分析

某油田在特殊螺纹接头油管试压过程中,油管接头中装配的冲刷腐蚀防护环被挤出。文章对油管接头冲刷腐蚀防护环被挤出的原因进行了调查研究,并取样进行了上扣试验、气密封试验、水压爆破试验和复合加载气密封试验。试验结果表明,在试压过程中,油管接头中装配的冲刷腐蚀防护环被挤出的原因既与试验压力和泄压速度有关,也与冲刷腐蚀防护环尺寸有关。建议油田在试压过程中,降低试验压力。

特殊螺纹油管冲刷腐蚀模拟研究

针对含腐蚀性介质的高产气井异型结构特殊螺纹接头油管在采气条件下的气液两相流冲刷腐蚀问题开展CFD数值模拟研究,采用欧拉多相流模型对油管螺纹连接处气液两相流场进行仿真分析,结合液相和腐蚀性介质CO2的相体积分数分布,根据电化学腐蚀模型计算腐蚀速率,并与文献中现场数据进行对比验证。研究结果表明,仅考虑相分布特性计算的腐蚀速率偏于保守,而在综合分析相分布特性与流动特性的基础上预测得出的冲刷腐蚀位置,获得了现场数据的验证。

特殊螺纹接头油管腐蚀原因分析

对某井特殊螺纹接头油管腐蚀穿孔事故进行了调查研究,对腐蚀穿孔的油管接头样品的化学成分、力学性能、金相组织进行了试验分析,对油管腐蚀形貌进行了微观分析和宏观分析,对油管腐蚀产物进行了能谱分析。依据试验结果对油管腐蚀的原因进行了分析讨论,认为油管属于局部冲刷腐蚀,冲刷腐蚀原因是接头部位存在结构变化引起的紊流。

某油井特殊螺纹接头油管粘扣原因分析

某井特殊螺纹接头油管粘扣现象频繁发生,通过对井下起出的油管螺纹接头粘扣形貌进行检验和统计分析,并对该型未使用油管取样进行了螺纹检验和上卸扣试验,分析了油管接头粘扣的原因。结果表明:油管的抗粘扣性能符合标准要求,油管粘扣的主要原因是卸扣操作不当,最后给出了预防油管粘扣的具体措施。

油套管螺纹粘扣的原因及现状分析

某井特殊螺纹接头油管粘扣现象频繁发生,通过对井下起出的油管螺纹接头粘扣形貌进行检验和统计分析,并对未使用油管取样进行了螺纹检验和上卸扣试验,分析了油管接头粘扣的原因。结果表明:油管的抗粘扣性能符合标准要求,油管粘扣的主要原因是卸扣操作不当,最后给出了预防油管粘扣的具体措施。

考虑包辛格效应的特殊螺纹连接循环加载变形仿真分析

用于高温高压深井的油管特殊螺纹连接受到包括轴向拉伸-压缩和径向内-外压的复杂循环载荷作用。复杂循环载荷会造成油管特殊螺纹在连接处出现局部的弹塑性变形,加剧了油气泄漏问题导致的安全事故、资源浪费与环境污染等风险。因此,揭示复杂循环载荷条件对油管特殊螺纹连接变形的影响规律,已成为油气井工程领域亟须解决的热点问题。油管特殊螺纹连接马氏体型不锈钢在循环加载条件下表现出明显的拉压不对称屈服和包辛格效应,为此,建立考虑拉压不对称各向异性的Reduced Cazacu-Barlat J2-J3(J2-J3)屈服准则和考虑包辛格效应的Armstrong-Frederick(A-F)随动强化模型,对特殊螺纹连接在循环加载下的变形情况进行仿真分析。结果表明,内部压力是造成特殊螺纹接头出现高接触应力峰值和塑性形变积累的主要原因,油管内部循环压强造成的包辛格效应对于油管特殊螺纹连接变形产生较大影响;轴向的拉伸压缩循环载荷仅驱动螺纹处局部出现塑性变形,包辛格效应的影响不明显;前几周次循环加载中包辛格效应显著影响油管特殊螺纹连接的变形,但并未造成的密封接触强度显著下降,能够满足接头密封完整性要求。