API偏梯形套管螺纹接头极限抗拉能力分析

采用解析方法研究了偏梯形套管螺纹接头的极限承载能力.根据变形协调原理,假设在变形过程中内、外螺纹在接触点处始终保持接触,将螺纹齿简化为梁模型,运用弹塑性力学、接触力学的理论,计算出API偏梯形套管螺纹接头在机紧装配、拉伸载荷工况下的弹、塑性极限承载能力及应力状态.分析总结了上扣扭矩和拉力对偏梯形螺纹连接强度的影响.     

套管抗内压强度试验研究

通过进行全尺寸套管水压试验,确定了177.8mm×12．65mmT140S偏梯形螺纹接头套管(BCSG)的抗内压极限值。对套管在内压载荷作用下的失效形式和失效机理进行了分析;揭示了套管的失效过程和原因。认为这种套管接箍与管体外螺纹接头强度不等,其接箍是弱环节。在选用这种套管时应以接箍强度为设计依据。     

φ244.5 mm套管偏梯形螺纹接头有限元分析

根据φ244.5mm（95/8英寸）套管偏梯形螺纹接头的实际工作情况,建立了预紧力、轴力、内外压力、弯矩和扭矩等载荷工况的力学模型,并依据力学模型建立了该接头的有限元网格模型.采用弹塑性接触问题的有限元分析方法分析了上扣、下套管、旋转套管3种典型工况下该接头的接触压力分布、应力分布和应变分布,可以揭示螺纹接头接触区和牙齿的弹塑性行为,对工程应用有重要的指导作用.研究表明：偏梯形螺纹接头的前3个牙齿和最后3个牙齿的应力和接触压力都很大,螺纹连接在这些部位后很容易发生粘扣.     

P110钢级LC套管螺纹接头内压失效分析

为了研究LC套管螺纹接头密封性的影响因素,对某套管制造企业生产的P110钢级Φ139.7 mm×10.54 mm套管进行了了内压至失效试验。试验结果显示,当试验压力升到69 MPa保压10 min时套管无泄漏,继续升压至83.5 MPa时现场端螺纹接头出现泄漏失效,未达到API TR5C3标准对P110钢级内屈服压力要求(≥93.6 MPa)。对螺纹接头母材理化性能、螺纹接头质量控制、内外螺纹参数匹配、螺纹脂等影响因素的分析表明,上扣扭矩值过小及内外螺纹参数不匹配是本次螺纹接头泄漏的主要原因,最后提出了防止螺纹接头泄漏失效的措施。     

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。     

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。     

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%。     

177.8mm×12.65mm V140特殊螺纹接头套管试验研究

对177.8mm×12.65mm V140型特殊螺纹接头套管材质和螺纹接头参数进行检测,对套管螺纹接头进行上卸扣试验、弯曲条件下气体内压+拉伸试验、拉伸至失效试验。试验结果表明:该种套管接箍内螺纹接头为薄弱环节,在进行实物试验过程中应当按照接箍危险截面尺寸计算试验载荷,在进行套管设计时应当按照接箍强度计算套管连接强度。建议将该种套管用于具有蠕变地层的井段,对于其他井段应采用接箍内螺纹接头与管体外螺纹接头等强度的套管。     

高压对气井套管接头螺纹接触应力的影响研究

高温高压气井对螺纹密封性的要求要比油井更为严格。对于高压气井中的整个管柱,每一段处于不同的力学环境中,发生泄漏的可能性也不同,因此研究压力对气井套管接头螺纹接触应力的影响,对高压气井套管的合理使用尤为重要。利用弹塑性有限元分析方法,建立了API偏梯型螺纹套管接头的有限元模型,分析了气井压力对套管接头接触应力的影响,提供了研究压力对套管接头螺纹接触应力影响的方法。对于井口压力或井底压力超过34MPa的高压气井,应选用气密性良好的特殊螺纹接头,建议采用金属对金属的螺纹接头套管,以加强螺纹部位的连接强度和密封性能。     

磨损对套管接头拉伸与内压强度的影响

采用弹塑性有限元方法 ,建立了套管接头磨损拉伸与抗内压的有限元力学模型。对套管接头处内壁不同磨损量时的抗内压强度和抗拉强度进行了计算分析 ,得出了磨损量与套管接头抗内压系数的定量数据和磨损量与套管接头抗拉系数的定量数据。同时 ,在不同磨损量下 ,分析了套管接头内VonMises应力和套管接头内的变形 ,所得出的抗内压强度系数kp和抗拉强度系数kt为磨损套管柱的强度设计和校核提供了定量的理论数据。     

特殊条件下压力容器耐压试验压力的确定

耐压试验是压力容器制造过程中的最终检验,是确保容器制造质量及安全运行的条件之一,提出了特殊条件下确定立式容器、真空绝热压力容器和固定式管板换热器3种压力容器耐压试验压力的建议.     

钢制压力容器试验压力的研究

应用可靠性设计方法,对钢制压力容器试验压力进行了研究,定量分析了试验压力与影响因素 之间的关系。     

利用测井资料预测孔隙压力、破裂压力和坍塌压力

钻井液漏失、井喷、井壁坍塌和油气层受污染等异常情况,主要受地层孔隙压力、破裂压力和坍塌压力（以下简称“三压力”）控制,是钻井技术人员经常面临的问题。钻前建立“三压力”剖面,就可以设计出钻井液安全密度窗口,保证油田勘探开发生产中的钻井施工安全。电缆地层测试直接获取较为精确的地层孔隙压力,利用偶极声波测井方法能预测出破裂压力和坍塌压力,建立其连续剖面。最终建立了准噶尔盆地“三压力”成果数据库和网上查询系统。     

用特征点计算拟合压力

在水力压裂压力递减曲线分析中,对二维裂缝模型分析问题的关键是拟合压力的确定,因为拟合压力的准确程度将直接影响压裂液滤失系数、裂缝几何尺寸等参数的可靠性。而目前采用的曲线拟合法、直角坐标法、双对数坐标法等确定拟合压力的方法均存在一定的局限性,误差较大。文中提出用中后期压力稳定点为特征点计算拟合压力的方法,具有准确、方便、快捷的优点。并进行了实例计算验证。     

超高压气井井底压力计算

超高压气井井底压力计算是采气工程基础技术的一大难题，文中通过能量守恒方程式、真实气体状态方程式，应用解题思路得出推导的数学模型，较好地解决了70MPa以上的超高压气井－新851井的井底压力、无限流量、地层压力计算问题，有显著的推广应用价值。     

钢管静水压机水压与油压的计算

介绍了钢管静水压试验机的结构及其试压过程,建立了静水压机主油缸压力与钢管静水试验压力之间的油、水平衡方程。对GB／T9711．1—1997、GB／T9711．2～1999、GB／T9711．3-2005和APISPEC5L第43版4个标准中静水压试验压力p值进行了比较,并举例说明了静水压机主油缸推力的计算过程。试验证明,该方法确定的参数适中,确保了钢管静水压试验顺利进行。     

围压下射流动压力分布规律的实验研究

在模拟石油钻井围压条件下，对射流动压力进行了测量。根据实验数据分析及流体力学理论，得到了围压状态下射流动压力分布规律和计算模式。讨论了围压对射流系动特性的影响。本文的研究结果对真实井底水力计算具有指导意义。     

浅议压力容器用安全阀整定压力设置

鉴于压力容器用安全阀整定压力设置的重要性以及相关工程技术人员对此问题认识的缺乏,对国内外主要标准规范关于压力容器用安全阀整定压力设置的规定进行了详细总结。通过分析这些规定,指出了这些标准规范要求的异同,提出了部分标准在执行时存在的问题,并对安全阀整定压力的设置等问题提出了建议。     

确定钢制压力容器试验压力的可靠性理论

基于钢制内压容器静强度在压力试验时的可靠度分析,建立了统一确定钢制压力容器试验压力的可靠性理论.认为钢制压力容器进行压力试验的目的有三个(1)使试验压力可能的最小值大于设计压力的可靠度不小于95%;(2)把试验压力可能的最大值控制在一定范围内,尽量让容器在试验时不出现不必要的事故,并把容器在试验时不出现事故的可靠度控制在允许的范围内,确保容器在试验时的安全性;(3)通过压力试验,预测性地把容器在正常操作时的可靠度控制在允许的范围内,确保容器操作时的安全性.在不同失效的准则下,对钢制压力容器静强度的可靠度、试验压力大小与安全系数的关系进行定量探索.结果表明,文中对试验压力系数的取值与我国的标准完全一致.     

井底恒压控压钻井井口回压分析研究

针对目前钻井中遇到的窄密度安全窗口日趋频繁的问题,基于井底恒压控压钻井技术工艺技术原理,以通用圆管流量方程和稳态波动压力理论为基础,精确计算了赫-巴流变模式下的系统环空循环压耗及波动压力,将钻井过程划分为若干工况,综合流型+过程+工况的组合模式得到井口回压计算模型。结合实例对回压计算模型进行验证,验证结果表明,用该模型计算的井口回压与实际值相差很小,能够满足工程精度要求。用该模型进一步分析了不同工况下井口回压与排量、钻井液密度、起下钻速度以及起下钻时间的关系,分析结果对控压钻井的安全实施具有重要的参考意义。