API偏梯形套管螺纹连接的接触应力场研究

随着油气田勘探开发向纵深发展 ,对偏梯形螺纹套管的需求量越来越大 ,深入研究此种套管螺纹连接力学性能显得非常重要。在分析套管螺纹粘扣机理的基础上 ,建立了 API J5 5194 .1m m× 8.33mm偏梯形套管螺纹连接的非线性接触模型 ;研究了此种套管接头在上紧扭矩、拉应力、压应力以及摩擦力等不同载荷作用下内外螺纹接触应力的分布状态 ;同时对内外螺纹锥度的极限配合情况进行了数值模拟 ,并就摩擦因素和锥度对偏梯形螺纹连接应力场分布的影响进行了总结。

Φ177.8mm偏梯形螺纹接头套管脱扣原因分析

对Φ177.8mm偏梯形螺纹接头套管脱扣原因进行了详细的试验分析,认为套管脱扣与套管材质无关也不是过载所致。模拟现场脱扣时的受载情况,采用套管实物进行验证试验。通过对套管脱扣之前的上扣配合状态、脱扣时所受载荷和实物验证试验的综合分析,认为套管脱扣的原因是由于上扣不到位,在后续洗井作业过程中套管接头受到振动等载荷后首先发生松动,随后在碰压作业过程中发生脱扣。

套管偏梯形和圆形螺纹滑脱载荷分析

用弹塑性有限元法建立了套管偏梯形和圆形螺纹接头接触问题的有限元力学模型。对套管偏梯形螺纹接头 ,得出牙侧角为 3、 5和 10°时滑脱载荷随加载过程的变化曲线 ;对于套管圆形螺纹接头 ,得出锥度为 、 和 时滑脱载荷随加载过程的变化曲线。对套管偏梯形螺纹和圆形螺纹滑脱过程的对比分析表明 ,偏梯形螺纹的平均滑脱载荷为 5 82 6kN ,圆形螺纹的平均滑脱载荷为 335 9kN ,即在同样套管和接箍结构尺寸下 ,偏梯形螺纹不易产生滑脱 ,而圆形螺纹容易产生滑脱。研究结果在深井、超深井和苛刻的复杂井套管柱设计中 ,为套管接头螺纹的选择提供了理论数据。

244.5mm套管偏梯形螺纹接头L_4长度公差分析及控制

某油田在检验一批244.5mm偏梯形螺纹接头套管时发现,管端至螺纹消失点的长度L4比公称值小25.22mm。虽然API SPEC 5B对套管偏梯形外螺纹接头L4没有规定公差,但依据APISPEC 5CT和油田规定的外径公差可以推算结果,L4的上偏差为39.11mm(7.7扣),下偏差为-17.39mm(3.42扣)。分析结果表明:该批套管L4实际公差已经超过推算出的L4负公差,使套管接头密封性能降低22.0%,并降低了螺纹连接强度。

φ339.7mm偏梯形螺纹接头套管密封性能和连接强度试验研究

对某油田φ339.7 mm×12.19 mm N80 BC偏梯形螺纹套管在检验过程中发现的接头紧密距不合格和外螺纹损伤问题进行了调查研究,并抽样进行了材质试验、上卸扣试验、水压试验和拉伸试验。结果表明,该批套管外螺纹接头紧密距不合格,但材质合格。对发生粘扣的套管螺纹接头进行修复,在控制的上扣位置上扣连接之后,套管内屈服强度和拉伸强度均达到了API BUL 5C2规定值。对如何安全使用该批套管提出了有效的措施。

非API规格偏梯形螺纹接头套管连接强度计算

通过对塔里木油田250.83 mm套管使用情况调研,发现目前使用的250.83 mm套管采用API 244.48 mm偏梯形螺纹接头,其连接强度远低于管体。设计了与250.83 mm套管管体匹配的250.83 mm非API规格偏梯形螺纹套管接头。通过力学计算和有限元分析,证实250.83 mm管体配250.83 mm非API规格偏梯形螺纹接头套管比现有250.83 mm管体配API 244.48 mm标准偏梯形螺纹接头的套管连接强度大幅度提高。通过对API标准套管接头连接强度公式进行分析,得出了既可满足API套管连接强度计算,又可满足非API标准套管接头连接强度计算的公式。

Φ177.8mm偏梯形螺纹套管粘扣原因分析

为查明某油田Φ177.8mm偏梯形螺纹套管粘扣原因,随机抽取套管试样进行了上、卸扣试验,试验结果表明,套管粘扣是因其本身螺纹接头加工质量存在问题。对相关标准和上、卸扣试验方法分析结果表明,上、卸扣试样螺纹接头加工工艺与套管产品螺纹接头加工工艺不同,采用现有的上、卸扣试验方法很难发现套管产品粘扣问题。建议改进上、卸扣试验方法。

热采井中偏梯形套管螺纹有限元分析

采用有限元方法分析了热采井中的偏梯形套管螺纹接头在不同载荷工况下的力学特性。结果认为,套管在承受轴向拉伸载荷的工况下,最大等效应力的发生区域集中在套管螺纹和接箍螺纹的两端;在套管温度升至300℃的工况下,螺纹接头已发生塑性屈服,并且塑性区域有从接头两端向接头中部发展的趋势;套管温度降至地层原始温度30℃的工况下,塑性屈服区域减小,仅局限在接头两端。在轴向拉伸载荷的工况下,最大接触压力发生在套管螺纹的第1圈,并且每圈上的接触压力分布并不是均匀的;高温载荷下,螺纹间的接触压力值和接触位置发生了改变;恢复至初始温度时,套管螺纹接触面上的接触压力增大。

Design and Strength Analysis of A Spherical Connector for Lifting Subsystem in Deep Sea Mining System

A flexible connector of lifting pipes in a deep sea mining system is designed. The buttress thread （ based on API standard） is used and foreign experience in connector design is referred to. With this kind of connector, the lifting pipe wiU only bear the axial force, free of moment. The strength of the connector is analyzed in detail, including the connecting strength of the buttress thread, the dynamic load of the pipe system, pressures inside and outside of the pipe, the lateral stress of the pipe wall and so on. Especially, a geometric model is built for 3-D contact stress analysis. The distribution graph of contact stress is presented. It is indicated that the strength of the spherical connector meets the demand.

斜梯形锥螺纹联接强度计算方法探讨

介绍了螺纹的种类和分类方法以及斜梯形锥螺纹的主要应用场合,并着重介绍了斜梯形锥螺纹联接强度的计算方法、斜梯形锥螺纹与三角形锥螺纹的受力强度比较。分析了斜梯形锥螺纹牙形承受轴向拉力的能力要比三角形锥螺纹要强的原因。

可膨胀套管螺纹连接上扣状态仿真分析

膨胀套管多为直连型螺纹连接,套管螺纹的膨胀性能仿真分析对膨胀管的现场应用具有较大的指导意义,而套管螺纹连接上扣状态的仿真是螺纹连接膨胀性能仿真的前提。文中用螺纹三维实体模型得到轴向与径向过盈量的关系,用过盈量来模拟上扣扭矩,并用此种方法得出了Φ146×8套管API偏梯形锥螺纹(锥度为1∶24)上扣过程中轴向过盈量与径向过盈量的关系为δl/δr=1/17.8,并通过对上扣扭矩的等效处理得出了此种型号螺纹连接的最佳上扣扭矩为2 207.9～2 750.6 N.m.

基于Adams的锯齿螺旋轴优化设计

以锯齿螺旋轴为研究对象,建立了锯齿螺纹静力学模型,分析了锯齿螺旋轴传动过程的主要影响因素,揭示了螺旋升角和螺纹头数对螺旋轴传动效率的影响规律,在此基础上,对锯齿螺旋轴结构、螺纹牙侧角进行了优化设计。采用Adams软件对螺旋轴及其连接件进行了三维建模,仿真结果显示:优化后的圆弧形锯齿螺旋轴在运动精度、稳定性、传动效率等方面均得到了明显提升,为锯齿螺旋轴的设计提供了理论依据。

提高石油套管螺纹连接性能的三项技术和专利介绍

介绍了“圆螺纹连接不粘扣接箍”、“油田用高连接强度圆螺纹套管(HS-RTC)”、“高气密偏梯形螺纹套管(HT-BTC)”等技术和专利。圆螺纹连接不粘扣接箍专利是通过增大接箍螺纹起始牙的节径,采用一小段“引入螺纹”作过渡的接箍来消除粘扣现象的;HS-RTC专利是利用圆螺纹套管的黑皮螺纹参加连接来提高连接强度的;HT-BTC技术是将API偏梯形螺纹套管(BTC)的管端加工成圆弧形的轴向过盈金属密封面,缩短接箍长度,使接箍连接的两支套管的端面在油田紧扣后紧密封时,相互接触压紧,形成封闭的金属密封环,由此来提高密封性能。

宝钢特殊螺纹接头螺纹加工刀具的设计

刀具研制是宝钢特殊螺纹油管接头开发工作的重要环节之一 ,基于与现有刀具系统通用原则 ,自主研制了新型结构的螺纹切削加工刀具 ;同时探讨了刀具的齿形设计、内冷却喷嘴技术。

锯齿螺纹的一种测量方法

针对锯齿螺纹传统测量方法的局限性，以及由于测量重复性和测量精度因操作人员的技术水平不同而有较大差异的现状，提出了一种基于坐标测量技术的锯齿螺纹测量方法。阐述了测量时探针最佳球径的选用应依据承载牙侧的牙侧角进行计算的原则，给出了锯齿螺纹测量过程，最后分析了测量锯齿螺纹时的中径、螺距、牙侧角的测量不确定度。

非API规格偏梯形套管螺纹的开发

为了满足特殊井况结构螺纹接头的需要,提出了非API规格套管设计方法,在原有API偏梯形螺纹齿形和参数的基础上,重新设计计算了中径、完整螺纹长度、管端至消失点总长度、接箍镗孔直径、管端至三角形标志长度和全顶螺纹长度等6项参数,对设计的非API规格偏梯形螺纹套管进行了有限元分析,并进行了拉伸试验和静水压试验。结果表明,设计的非API规格偏梯形螺纹套管性能满足相关标准要求,其抗拉伸及抗内压性能达到管体100%,抗压缩性能达到管体40%。

基于AutoLISP的锯齿螺纹绘制

在AutoCAD环境下,采用AutoLISP语言编程,生成参数化的AutoCAD扩充式命令,运行这些命令实现了锯齿螺纹的二维图样绘制和三维造型.该方法简化了绘图过程,提高了绘图效率.

数控镗床加工大尺寸锯齿形内螺纹

远离端面的大尺寸锯齿形内螺纹,无法用传统成形刀加工。介绍利用数控系统的计算及循环功能,控制数控镗床分别在螺纹轴向和径向上分多刀加工,以减小切削抗力;并在编程过程中对刀具轨迹进行计算和修正。

不同工况下套管偏梯形螺纹连接的温度-应力耦合

偏梯形螺纹相比圆形螺纹不易产生滑扣,在许多苛刻的井深结构中被广泛采用。结合弹塑性力学以及有限元理论,利用ANSYS软件建立了偏梯形螺纹接头的有限元模型,对模型进行了不同工况下的温度-应力耦合分析,分析了温度载荷对套管螺纹接头应力、接触压力及接头附近位移的影响。分析结果表明,在螺纹接头两端轴向位移受约束的情况下,温度载荷对接触面的Mises应力和接触压力影响显著,两者均随温度载荷的升高而增大,且在达到较高温度后增大趋势变缓;偏梯形螺纹扣牙过盈接触时,比较不同扣牙的Mises应力和接触压力,呈现两端大、中间小的趋势,且在轴向受拉和受压工况下,接头附近的位移变化十分明显。

φ139.7mm套管偏梯形螺纹接头的有限元分析

采用有限元方法分析了φ139.7 mm（5 12英寸）套管偏梯形螺纹接头的等效应力分布和接触压力分布规律。分析结果表明：随着轴向拉伸力的增加，套管接头上的等效应力峰值逐渐增大；轴向拉伸载荷较小时，在有过盈配合的情况下产生的最大等效应力大于仅承受相同轴向载荷时产生的最大等效应力值；当轴向拉伸载荷较大时，在有过盈配合的情况下产生的最大等效应力反而小于仅承受相同轴向载荷时产生的最大等效应力值。螺纹接头两端是发生断裂破坏的始发点，螺纹间的接触压力主要发生在套管螺纹端部啮合的1~3牙内，其接触压力分布是不均匀的，随着轴向拉力的增加，接触压力增大。