HST特殊螺纹油套管力学与密封性能有限元分析

为研究HST特殊螺纹油套管接头在机紧工况和拉伸工况下的连接性能和密封性能,采用Abaqus有限元软件,改变管体与接箍密封面过盈量和管体受力,分析2种工况下接头扭矩台肩、密封面和螺纹牙应力及接触压力。通过分析得到机紧工况下管体密封面最大过盈量为0.09 mm,拉伸工况下接头连接性能和密封性能减弱。研究结果可为HST特殊螺纹油套管的实际应用提供理论指导。

冶金复合油套管技术的研究进展

回顾了冶金复合油套管的制造工艺、结合界面特性以及螺纹连接设计。讨论了冶金结合界面特征,发现现行制造工艺会使冶金结合界面产生成分、组织、性能梯度。现有公开的冶金复合油套管的螺纹设计均缺乏实际井下应用验证其安全性。展望了冶金复合油套管的研究方向:精确的界面梯度控制和检测,兼顾内外层性能的新型热处理工艺,基于避免自身电偶腐蚀的螺纹连接设计。

中缅原油管道泵出口压力表管线螺纹接头力学特性研究

中缅原油管道泵出口压力表管线存在持续微振、压力高、温差变化大等情况,导致螺纹接头处常出现渗漏油现象,严重威胁管道系统安全。采用有限元软件对1/2NPT规格的现场管螺纹力学特性进行数值计算,发现螺纹面上的振动频率从30 Hz增大到150 Hz过程中,最大Mises应力及最大剪切应力均明显减小,分别减小了14.11%和12.84%;管道内压从4 MPa增大到12 MPa过程中,螺纹面上的最大Mises应力及最大剪切应力明显增大,分别增加了247.2%和242.5%;环境温度对螺纹受力影响很小,当温度从10℃增大到80℃时,最大Mises应力仅增大了0.00019 MPa。振动是导致管螺纹接头失效的最主要原因,且振动频率135 Hz是现场螺纹受力急剧变化的临界点,应采取必要的减振措施来保证连接安全。

重卷机组出口转向辊的设计改造

重卷机组涂油后,带钢表面会形成一层很薄的油膜,当带钢厚度小于0.5 mm时,会出现带材吸附在导板上导致带头无法顺利送到卷取机进行卷取的问题。对此,重点分析重卷机组尾部的设备组成和出口转向辊的结构,确定出口转向辊的设计改造方案:在出口转向辊处增加下压辊,下压辊由电机传动,由气缸控制下压辊升降;将导板工作面加工成沟槽形状,将防锈油排到沟槽中,减小带钢在导板上的送带阻力。改造后,带钢厚度在0.3~0.5 mm时就已经可以成功完成自动穿带。因此,可将该设计改造方案应用于原有的同类机组的改造中,也可应用于新建的最薄带钢厚度为0.3 mm需要涂油的同类机组。

超深井油管特殊螺纹密封性能评价研究

为研究恶劣井况下某油管特殊螺纹接头的密封性能,在有限元软件中建立此接头的二维有限元模型,对不同工况下特殊螺纹接头的力学性能以及密封性能进行分析研究,引入一种新的方法即分析螺纹全长、半长、台肩处的泄漏情况,以细化对接头密封性能的评价。结果表明:上述特殊螺纹接头在上扣以及受载时,结构的最大Mises应力超过了材料的屈服极限,但大部分区域应力水平较低,无塑形贯通部位,整体结构完整;螺纹全密封性能指数均大于临界密封性能指数,整体无泄露;但分析半长以及台肩处的泄漏情况后发现,不论是拉伸还是压缩载荷,台肩处的泄漏都比较严重。以上研究结果对复杂工况下细化螺纹的选型具有重要的指导作用。

基于CCD成像的油管螺纹参数自动化检测技术

针对现有油管螺纹人工检测效率低的问题,提出将CCD视觉成像技术应用于油管螺纹参数检测中。搭建了螺纹检测所需的成像系统,对成像光学器件进行了选型;根据检测标准要求建立了螺纹参数提取算法,开发了参数提取程序与结果显示的人机界面;研制了检测装置样机,对27/8与31/2油管进行了现场试验。结果表明:基于CCD成像技术的油管螺纹检测技术可获得较高质量的螺纹图像,实现螺纹螺距、齿高与锥度的提取与自动化检测,检测效率与精度高,满足现场油管螺纹自动化检测的要求。

油井管螺纹的表面处理技术研究及进展

螺纹连接是油井管常用的部件,用于连接油套管、钻具等并传递动力。螺纹连接失效是油井管最常见的失效方式,螺纹的表面状态对连接部件的安全、稳定使用有重要影响。从油井管螺纹表面处理的必要性、螺纹表面热处理、镀层、固体润滑涂层等方面综述了表面处理技术在油井管上的应用与研究现状。粘扣是螺纹表面处理要解决的关键问题,着重介绍了激光热处理、氮化、固体润滑涂层等工艺对螺纹抗粘扣效果的影响,并简单介绍了冷滚压、喷砂等机械表面处理方法对材料表面疲劳性能的提升作用。

沙子对油套管接头抗螺纹黏结性能影响的试验研究

通过试验研究了沙子对油套管抗螺纹黏结性能的影响。取110钢级油管螺纹接头样,依次进行螺纹参数测量,理化性能检测,标准条件及模拟沙子条件下的上、卸扣试验。分析认为:上扣前在接箍台肩撒入沙子,卸扣后密封面和台肩处均出现中度黏结现象,表明沙子对油套管抗螺纹黏结性能影响较大。具体表现为:较大沙尘颗粒在台肩和密封面聚集导致螺纹黏结。建议优化接头台肩结构设计,减少沙子在台肩处聚集;同时加强现场操作管理,防止沙子等异物进入接箍。

油套管螺纹检测体系精度分析

介绍了ASME B 1.3标准中规定的螺纹测量体系,说明了API Spec 5B(第16版)中螺纹尺寸测量验收体系的测量精度等级;通过分析螺纹的单一中径、作用中径、螺距、椭圆度等单项参数之间的关系,说明了API Spec 5B(第16版)主要修订内容——单一中径测量和椭圆度测量在油套管螺纹测量验收体系中的重要性和必要性,对建立油田使用的油套管非标准螺纹的尺寸验收测量体系提供了指导意见。

榆钢高线吐丝机油膜轴承新技术应用研究

针对榆钢高线摩根五代吐丝机轴承一直存在使用振动高寿命短的问题,榆钢公司结合目前高速线材吐丝机设备的前沿发展,以及油膜轴承技术在轧钢高速区设备的普遍应用。将油膜轴承替代传统的滚动体轴承新技术引入到吐丝机设备中,改变传统的两盘圆柱滚动体轴承支撑空心轴结构,采用整体形式油膜轴承+滚动体轴承结构进行替代。既保留了滚动体轴承转动初始阶段的空心轴支撑,又保留了高速状态时吐丝机的旋转浮力支撑。解决了高速旋转时的刚度需求和空心轴的稳定性。大大解决了吐丝机振动高寿面短的问题。本文详细叙述了榆钢高线生产线吐丝机技术改造问题及解决方法,阐述了油膜轴承的优劣,改造后设备故障大幅度降低,彻底解决了因为吐丝机轴承故障造巨大的经济损失和严重的设备隐患。

双头外螺纹滚压自动加工装置的设计与应用

螺纹加工主要为切削加工和滚压加工,切屑加工通过切屑材料晶粒的完整性获得螺纹齿形,而滚压加工通过材料挤压使其产生流变,得到压缩致密的螺纹齿形,故目前外螺纹加工选择滚压加工方式,但滚压加工效率低,润滑油滴落地面油污重,存在安全隐患。为解决这些问题,本文设计了一种自动加工装置,该装置主要采用传送带传送产品,利用机械臂进行抓取、翻转,加工完成后自动落料,落料传送带采用镂空网带,使润滑油滴落到下方的油品回收装置上,结合生产实际情况对产线进行精益生产布局,解决了因劳动强度大导致生产效率低,避免了加工过程中因漏油导致地面湿滑的安全问题。研究表明,该装置在实际应用过程中能完全替代人工手动作业。

油套管螺纹粘扣原因分析及研究现状

螺纹粘扣作为油套管中最常见的失效形式,一直是国内外石油管应用领域的研究重点。通过对粘扣失效机理的研究,分析了油套管螺纹在制造厂加工装配和油田现场使用过程中螺纹发生粘扣现象的各种原因,介绍了目前国内外抗粘扣技术的研究现状,探讨了进一步研究的方向。

大直径大螺距高压密封螺纹套管设计与制造

论述了海洋石油钻采中使用的一种大直径、大螺距、高压密封螺纹套管产品的设计与制造问题。给出了该螺纹套管的设计思路、参数计算方法与计算结果,分析了制造装备与专用刀具量具的配备问题。

油套管螺纹连接抗粘扣技术的研究现状及展望

螺纹粘扣作为油套管中最常见的失效形式 ,一直是国内外冶金和石油系统的研究重点。对油套管粘扣现象作了简单的解释 ,通过对国际上近 2 0年来油套管螺纹连接抗粘扣技术研究情况的分析总结 ,归纳了各种关于管螺纹粘扣失效的机理研究、管螺纹参数优化及其检测研究、螺纹脂和螺纹镀层的研究、油套管特殊螺纹连接的研究、油套管上卸扣的操作规范的研究 ,介绍了其主要研究成果 ,指出存在的问题 。

油管联接螺纹失效综合分析

对失效油管的螺纹几何尺寸、管材化学成分、常温力学性能和金相组织的检查进行了分析 。

某高压气井特殊螺纹接头油管泄漏原因分析

某高压气井特殊螺纹接头油管发生泄漏,结合油管泄漏检查结果,采用化学成分分析、力学性能试验等方法,对油管泄漏的原因进行了分析。结果表明:油管密封面泄漏主要集中在3 900~4 869.49m井段,其中4 200~4 500m井段油管密封面全部泄漏,油管泄漏既与弯曲载荷有关,也与油管刚度有关;天然气从接箍端面渗入的油管集中在1 800~4 869.49m井段,其原因可能与温度升高之后螺纹脂性能发生变化有关,也可能与油管柱承受的载荷分布有关;多根油管接头泄漏,说明该种油管接头气密封性能不满足该井使用要求。

优质热采井用石油套管的研制

根据热采井套管损坏的机理,研制了一种适合于注蒸汽开采稠油的优质套管——WSP-105H.介绍了该套管的设计思想:研制耐热钢种,提高套管材料本身的抗高温性能;研制适合于热采井套管的螺纹结构,有效地释放高温产生的热应力.在此基础上,阐述了该套管的研制过程.最后通过有限元模拟的方法,研究了这种套管在热采工况下的适用性,并通过全尺寸模拟试验进行了验证.结果表明,该套管适合于热采井.

油管螺纹检测传感器的设计

油管螺纹部分的损伤是油田采油过程中造成事故、返工的一个重要原因,因此需要对其定期进行检测。提出一种专门用于检测工件端部的局部漏磁检测方法,介绍了一种油管螺纹漏磁检测传感器的设计方法。该检测传感器主要由磁化部分、磁感应部分、直线扫描驱动部分以及等空间采样控制4部分组成,可对油管螺纹部分经常出现的断扣、丝扣磨损、根部裂缝、粘扣以及油管螺纹区锥度的变化等缺陷进行准确、快速的检测,适合于现场检测的要求,具有非常广泛的应用前景。

油管螺纹失效分析与预防

分析了油管在使用过程中螺纹发生粘螺纹失效的力学机理,综述了导致螺纹发生粘螺纹的几个最直接的影响因素,在此基础上提出了几点预防措施,供油管生产厂家和使用单位参考。

油压减振器活塞杆螺纹联接的预紧特性分析

为了研究油压减振器活塞杆螺纹联接的可靠性,总结了活塞杆改为螺纹联接后的预紧力矩计算公式,得出弹性域紧固和塑性域紧固两种情况下预紧力的取值范围,对生产有指导意义。分析了螺纹联接的结构因素对预紧力的影响,结果表明,螺距和退刀槽深度的减小,预紧力在弹性域的取值范围增加,塑性域取值范围基本不变,但最值变大。同等预紧力和阻尼力时,退刀槽宽度增加,退刀槽处的应力值减小。分析了螺纹联接松动的原因,对比结果表明,活塞杆的预紧力在弹性域内越大越好,在塑性域内越小越可靠,后者防松效果优于前者。