宝钢特殊螺纹油管的设计分析

在分析特殊螺纹油管使用性能需求、专利技术和机床加工能力的基础上 ,以计算机数字仿真技术为手段 ,预测特殊螺纹油管的使用性能和可加工性能 ,反复优化特殊螺纹接头的结构设计 ,最后在计算机上完成新产品宝钢BGT - 1特殊螺纹油管的设计 ,而不再需要象过去那样“设计———试加工———性能试验———若不满足要求再修改设计方案”的过程 ,降低了新产品开发成本 。

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。

TP-JC螺纹油管现场试验评价与运用

对TP-JC油管接头进行了抗黏扣性能、抗拉强度和液体密封、气密封性能现场试验和现场操作试验评价。现场试验评价结果表明:①Φ88.9mm×6.45mm TP-JC螺纹油管能保证API推荐的上卸扣4次的要求,抗黏扣性能优于外加厚圆螺纹;②Φ88.9mm×6.45mm TP-JC螺纹油管的抗拉强度和液体密封性能不低于外加厚圆螺纹;③Φ88.9mm×6.45mm TP-JC螺纹油管在77MPa的压力下泄漏率为2%,在50MPa压力下具备气密封能力,可以满足低压气井的使用要求;④TP-JC螺纹油管对现场施工操作的要求与外加厚油管螺纹相同,且更易认扣、操作方便。

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。

系统控制延长API圆螺纹油管的失效周期

据统计,油管失效86%发生在螺纹联接处,而螺纹联接失效表现在两个方面:密封失效和滑脱失效。造成密封和滑脱失效的原因较为复杂,最重要的因素是螺纹粘扣降低了螺纹联接的强度和密封性能。因此,系统控制,提高螺纹抗粘扣能力是改善螺纹联接性能,减少螺纹滑脱和密封失效的必由之路。在多年从事油套管研究、制造和现场服务的基础上,总结提出了"系统控制延长API圆螺纹油管的失效周期",以此开展API圆螺纹加工、使用过程中的质量控制,有效延长圆螺纹油管的服役期。

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。

基于转像激光立体视觉的油管接箍内螺纹参数检测

油管接箍是油田钻井用重要连接工具,其内螺纹质量对于油气安全开采至关重要。针对现有油管接箍内螺纹接触式检测方法效率低、磨损大、光谱共焦等非接触式方法测量可达性差的问题,提出基于转像激光立体视觉的油管接箍内螺纹参数检测系统与方法,利用激光和反射镜实现内螺纹牙型轮廓的强化和转角窥视,借助已标定的相机模型参数,通过立体视觉和旋转进给重构纵截面中双侧牙型的三维点云,经进一步处理,从三维点云中计算出内螺纹螺距、齿高和锥度三项几何参数。依据美国石油协会(API)标准规定的参数容限范围实现油管接箍内螺纹质量的判定,研制出视觉系统,并与传统量具在相同工况下测量27/8与31/2英寸两种规格的油管内螺纹几何参数,结果表明,提出的视觉系统可实现内螺纹多项参数的一体化高精、高效测量,满足工业现场需求。

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。

抽油机井油管螺纹的磁记忆检测技术

金属磁记忆检测技术适用于铁磁性金属构件失效的早期诊断. 分析了油管螺纹的磁记忆检测方法,使用TSC-1M-4应力集中磁指示仪检测了油管螺纹,并进行了数据分析. 分析结果表明,磁记忆检测技术是检测油管螺纹缺陷和应力集中程度的有效方法.

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。

J55油管螺纹工作特性研究

通过对J5 5油管螺纹内壁的应变测量和有限元计算 ,指出正常工作状态下 ,油管螺纹内部处于弹塑性状态。螺纹端部和尾部第 1啮合齿的根部已进入屈服区。油管螺纹与接箍螺纹联接后会发生变形协调 ,有利于提高螺纹联接质量。油管螺纹联接的失效以螺纹断裂、漏失和螺纹损伤为主 ,与配合螺纹的几何尺寸、上螺纹扭矩和油管的工作载荷有关。

油管螺纹图像处理方法研究

油管螺纹图像主要用于对螺纹形貌的观察和测量。对螺纹图像采用了低通滤波、对比度变换、高通滤波等处理方法,有效地改善了图像的质量。用于尺寸测量的螺纹牙型图像根据其直方图的特征,首先采用灰度阈值分割法分离牙型轮廓,生成二值图像,然后利用跨度最小的Roberts算子提取二值图中螺纹轮廓线,得到的轮廓边缘细致、准确,可以用于尺寸测量。

锥度对油管螺纹联接应力影响的有限元分析

服役条件是影响油管螺纹联接性能的主要因素之一,油管螺纹的几何参数也会影响螺纹联接的接触应力及应力场分布。影响螺纹应力的几何参数主要包括锥度、螺距和牙型角等,采用有限元分析的方法,对不同锥度变化方案下的螺纹联接的应力场进行了有限元分析,得出螺纹截面等效应力、齿面接触应力、螺纹牙侧法向接触压力的分布,通过定量分析锥度的变化对螺纹联接的影响规律,为油管螺纹参数的优化提供依据。

液压钳对油管螺纹粘连影响的有限元分析及措施

采用有限元方法分析了液压钳对油管螺纹联接强度的影响,得到了背钳在不同夹持位置时油管螺纹联接的等效应力和接触应力分布,提出了液压钳夹紧结构的技术改进措施,设计出一种新型的三腭板钳口结构。计算结果表明,改进夹紧方式后的液压钳使油管螺纹齿面等效应力和接触应力明显减小,可有效改善螺纹联接特性,防止油管螺纹粘连事故的发生。

基于计算机视觉的油管螺纹非接触智能检测

针对传统接触式油管螺纹参数测量方法的缺点,开发了基于计算机视觉的油管螺纹非接触智能检测系统。在简述非接触智能检测测量原理和测量系统组成的基础上,详细介绍了利用非接触智能检测系统对油管螺纹参数进行测量的方法,其中包括图像的采集及预处理,图像的锐化,螺纹边缘轮廓的检测与提取,螺纹尺寸的测量计算与对比分析。

油管螺纹联接受力分析及优化措施

随着油管的大量应用,人们开始越来越重视如何提高油管寿命问题,而粘扣是影响油管寿命的主要因素。本文针对油管螺纹粘扣问题,利用ANSYS软件建立有限元模型,对油管螺纹联接上扣状态进行受力分析,得到了油管螺纹连接后各扣牙的受力情况。同时对有限元的计算结果进行分析,得出导致油管发生粘扣的原因,并提出了解决油管螺纹粘扣的结构优化措施。

油管螺纹图像的Canny算子边缘提取方法研究

石油生产中油管螺纹失效的问题相当突出,采用图像处理的方法取代传统方法使油管螺纹检测效果得到极大改善。根据油管螺纹图像的特点,针对传统的Canny算子中高斯平滑滤波的缺陷,采用中心加权MTM滤波算法,并且将像素的八邻域分为4个象限,结合双线性插值的方法取代非极值抑制方法,进一步提高边缘检测的精度。试验表明,相对于LOG算子,改进后的Canny算子更好地提高了油管螺纹的检测精度。

线阵CCD油管螺纹测量系统程序开发

基于线阵CCD的油管外螺纹参数检测系统是一种先进的非接触式工业检测系统,包括硬件和软件两部分。针对该系统的重要组成部分———控制、计算程序的设计和开发进行了详细的阐述。该程序的开发基于Windows 2000,开发工具为C++Builder 6.0,包括数据采集与存储、滤波、边界点选取、参数计算等多个模块。程序功能完整,界面友好,控制精确,计算结果能够满足测量系统的精度要求。