快速上扣螺纹接头的有限元分析及优化设计

快速上扣螺纹接头是一种适用于大口径套管的接箍螺纹连接方式,具有对扣容易、上扣效率高、不错扣的特点,特别适合于海上等恶劣环境作业.根据市场需求,宝钢开发出了自主知识产权的快速上扣螺纹接头.介绍了宝钢快速上扣螺纹接头的优化设计过程,利用有限元方法对齿形角、螺纹中径、锥度、连接强度等进行分析,确定了接头的优化结构.开发的快速上扣螺纹接头产品分别在宝钢实验室和西安管研院完成并通过了全尺寸实物性能试验,13.375 in规格已在油田完成下井试验,证明产品的上扣完整性、密封完整性、结构完整性满足油田使用要求.     

油套管特殊螺纹接头加工偏差对上扣扭矩曲线形状影响研究

扭矩曲线是带扭矩台肩的特殊螺纹接头上扣状态的反映,这一曲线研究对特殊螺纹接头正确使用非常重要。加工了多组极限偏差的螺纹接头,进行了实际上扣试验,对上扣扭矩曲线进行了对比分析。研究表明,扭矩曲线并非杂乱无章,曲线能够较精确地反映接头的上扣实际过程;相同加工偏差螺纹接头扭矩曲线形状相似,可重复性好;在相同环境温度,均匀螺纹脂用量的条件下,接头密封直径、螺纹直径和锥度偏差对扭矩曲线影响较大,试验给出了接头三个主要的偏差值对扭矩曲线的形状影响规律,对接头研发具有很好的指导意义。     

宝钢经济型油套管接头产品开发及应用

油套管接头的性能是油套管管柱重要质量指标之一,其选用条件是根据油气田工况条件,采用API扣型和特殊螺纹扣型。对于低压低产气井,选用API扣型不能保证气密封性能,选用特殊螺纹扣型价格贵、成本高,因此,没有合适的扣型选用。宝钢根据油田低压低产气井工况条件,设计开发了经济型油套管产品,产品通过全尺寸实物性能试验,其上扣完整性、密封完整性、结构完整性达到了产品设计要求,并在油田完成了下井试验,产品满足了油田实际工况的要求,实现了实用性和经济性的统一。     

计算机仿真和全尺寸实物试验在特殊螺纹接头油套管研究开发中的应用

特殊螺纹接头油套管应用在深井、超深井、高压气井和热采井等油田采油工况.在研究开发中,产品结构和使用性能是两个重要的指标.本文介绍了应用计算机仿真和全尺寸实物试验进行特殊螺纹接头油套管研究开发的方法.在计算机仿真方面,通过模拟不同工况,对特殊螺纹接头的密封面进行了结构优化,减少了样品加工和试验的数量,降低了开发费用;在全尺寸实物试验方面,模拟油田的实际工作情况,掌握了产品的性能,提出了合理的上扣扭矩.两者的结合使开发出的产品在上扣、结构和密封等的完整性方面,完全满足油田用户要求.     

API圆螺纹油管接头连接性能的非线性有限元分析

ＡＰＩ圆螺纹油管在油田有着广泛的应用，在使用过程中，发现油管接头有粘扣甚至滑脱现象。为了探讨ＡＰＩ圆螺纹接头粘扣和滑脱的机理，改善螺纹接头的连接性能，对螺纹接头在机紧过盈，轴向拉伸载荷作用下进行计算机仿真的非线性有限元分析。分析结果表明，啮合螺纹接触应力过高造成螺纹粘扣；管体螺纹接头部分强度刚度较低限制了螺纹接头的连接强度。     

油套管螺纹接头的发展

接头是油套管产品的重要组成部分之一,也是石油、天然气开采中油套管柱中最薄弱的环节。接头的实体性能、使用性能和经济性是油套管主要指标。介绍了国内外油套管接头的发展:从最初API圆螺纹、长圆螺纹、偏梯形螺纹接头到各个厂家推出的具有各项突出性能的特殊螺纹接头,再回归到具有实用性的经济型油套管接头。介绍了具备密封完整性、结构完整性和重复上卸扣完整性的经济型气密封油套管接头的开发与进展。     

特殊螺纹接头上扣过程仿真分析

在试验和有限元分析的基础上,介绍了特殊螺纹接头上扣扭矩曲线与接头结构的关系,并完成了宝钢BGT2系列196.85×12.7 mm BG140V BGT2套管气密封特殊螺纹接头的上扣过程的模拟。参照ISO13679(2002)标准要求,针对不同的几何尺寸组合分别建立有限元模型,并分析其上扣过程扭矩曲线变化,探讨了不同尺寸参数对扭矩曲线形状的影响;同时利用有限元模型计算了该规格产品的屈服扭矩和上扣过程接触力变化。通过与实物试验的对比,验证了该分析结果的可靠性,从而为产品开发和使用提供指导。     

螺纹脂对抗粘扣性能的影响研究

为研究螺纹脂类型对抗粘扣性能的影响,分别选取了API标准样管、API标准扣型、API标准处理方式、API标准上扣参数、高精度的试验设备等,使用相同的扭矩和螺纹脂涂抹方式,用4种螺纹脂在4支标准样管上进行上卸扣试验。试验结果表明,螺纹脂对抗粘扣性能有重要影响,选取的4种类型螺纹脂中只有BESTOLIFE 2000螺纹脂可以满足API标准9次上卸扣螺纹无严重损伤要求,B96101只能承受6次上卸扣螺纹无损伤,8401和DH-2螺纹脂3次上卸扣后螺纹就会发生严重损伤。     

接箍镀铜对油管抗粘扣性能的影响

在分析油管上卸扣过程中珠粘扣现象的特征及机理的基础上,进行了接箍螺纹种方式表面处理如镀铜、镀锌、磷化等试验,以改善螺纹抗粘扣性能,结果表明镀铜处理具有最佳的效果。     

直连型油套管接头结构设计与分析

直联型油套管在石油深井、超深井钻井、特殊间隙固井、修井等作业中有重要应用,但整体连接性能较低.本文对直连型特殊扣油套管产品进行优化设计开发,通过有限元分析方法,选出最优设计方案,并根据API RP 5C52017版标准的试验方法,验证了接头上、卸扣能力和气密封能力.结构优化后的特殊扣采用勾型齿形和球对锥的密封结构,合理...