套管钻井应用的螺纹连接条件

随着套管钻井技术的发展,对套管连接有严格的条件要求,例如高温高压和动栽荷下的定向钻井.套管连接的疲劳强度、密封能力、结构能力属于一些原始的条件要求.现在有关于应用套管钻井技术资格的工业标准,但使用并不普遍.对于套管钻井应用连接,本文提出了由一种新的实验方法取得的原始实验结果,结合现行的ISO13679工业标准(正常套管连接实验技术要求),采用动载实验(模拟套管钻井连接的疲劳强度实验)提供了最差条件下的对策.采用一种新的实验方法证明了DWC C-SR的连接特性.预计的使用寿命是在疲劳曲线的基础上确定的.实验表明,螺纹连接公差将在很大程度上影响着连接的疲劳寿命.结合疲劳实验与ISO 13679的组合荷载实验,可准确地确定套管钻井连接功能特性曲线.本文的最初实验结果将帮助说明连接功能特性和制定使连接合格的试验方法.这样可以提高套管钻井操作的成功率,降低成本.     

浅谈石油套管螺纹连接质量的控制方法

介绍在下套管作业中，紧螺纹的扭矩对作业质量的影响。提高下套管作业质量要依靠控制下套管作业中紧螺纹的转速、圈数、扭矩和时间。文章阐述了４种根据套管螺纹的类型拟相应选用不同的控制质量的方法。     

热采井套管螺纹连接有限元分析

针对注蒸汽热采井套管螺纹连接的性能进行了ANSYS计算分析，建立了套管螺纹连接的有限元计算模型，选择了接触分析模块，计算了热采井套管连接螺纹牙的受力分布，得出套管螺纹连接在热采井中的力学性能变化规律。     

拉弯复合载荷作用下的API短圆套管螺纹力学行为

套管下入水平井弯曲段时,套管螺纹是否已发生屈服对于随后的钻进和油气井生产有至关重要的影响,而目前国内外对于井眼曲率（弯矩）对套管螺纹连接强度和密封性能影响的研究极少。笔者基于虚功原理、接触非线性理论及vonMises屈服准则,建立了API短圆套管螺纹连接的三维计算模型,研究了拉弯复合载荷下连接螺纹的应力分布规律,指出井眼曲率（弯矩）对套管的连接强度和密封性能影响极大,并通过大量计算绘制了给定井眼曲率时的最大许用套管悬重图,综合考虑连接强度和密封能力推荐了API短圆套管螺纹标准所列锥度、螺距、螺纹长度、牙高参数系列中的最优值。     

水下套管悬挂器螺纹连接强度分析

为保证油田的正常钻采作业,分析了水下套管悬挂器螺纹的连接强度。结果表明,套管悬挂器与套管螺纹连接组合中,最大应力出现在螺纹最后1扣,此处最容易发生屈服;内压对螺纹连接强度有较大影响,一定的内压值可以提高螺纹连接的强度;内压为20MPa时,套管挂与套管螺纹等效应力最大;内压大于20MPa时,内压对等效应力的影响有逐渐降低的趋势;随着压力等级的递增,套管螺纹等效应力在整个螺纹段更加均匀。     

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。     

复杂载荷作用下套管特殊螺纹 接头密封性能有限元分析

为了探究一体化管柱套管特殊螺纹接头在复杂载荷作用下的密封性能,以徐深9-平4井完井管柱的某套管气密封螺纹为例,进行其受力变形的有限元分析。结果表明,轴向拉力及外压作用均会导致接头密封性能下降; 轴向压力与内压在一定程度上会提升接头的密封性能; 弯矩作用会导致接头应力分布产生不对称性,接头受拉侧最后一齿易产生应力集中。分析结果可为套管特殊螺纹接头的应用提供参考。     

多轴交变载荷下套管长圆螺纹疲劳失效分析及寿命预测

在下套管以及压裂作业过程中,套管螺纹在多轴交变载荷作用下极易发生疲劳失效,影响施工进度.针对该问题,通过有限元方法,利用Abaqus软件建立套管长圆螺纹有限元模型,对上扣后套管螺纹在拉伸、压缩、内压力等多轴交变载荷作用下的应力、应变进行了分析,并基于Mises屈服准则的寿命评估法对套管螺纹在多轴交变载荷下的寿命进行计算...     

?244.5mm套管长圆螺纹接头有限元分析

基于虚功原理和变分原理,建立了套管螺纹与接箍螺纹弹塑性接触的有限元分析方法,在该方法的基础上建立了?244.5mm(95/8in)套管长圆螺纹接头的有限元力学分析模型,研究了预紧力、轴力、内外压力、弯矩和扭矩等载荷的施加方式,并模拟分析了长圆螺纹接头在3种典型工况(模拟上扣、模拟下套管、模拟旋转套管)下螺纹牙齿的接触压力、位移场和应力场分布规律。研究结果表明:3种典型工况下螺纹牙齿的接触压力、位移场和应力场分布规律基本一致,长圆螺纹接头前4颗牙齿的Von Mises应力和接触压力都最大,在其余牙齿上的Von Mises应力和接触压力分布比较均匀,出现了明显的应力集中区域,将导致螺纹连接在应力集中部位容易失效。     

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。     

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.     

套管载荷弹塑性有限元分析

应用弹塑性有限元方法分析了套管-水泥环-地层系统套管载荷的分布规律。在非均匀地应力条件下,当地层进入塑性时,塑性区为椭圆形,椭圆长轴在最小主应力方向,套管载荷径向分量比弹性解大,但载荷的非均匀性降低。当水泥环进入塑性时,套管载荷大于弹性解,通过提高水泥环的内聚力和摩擦系数以及降低水泥环的弹性模量,可以降低套管载荷。     

螺纹接头疲劳参量等效性有限元分析

在螺纹接头疲劳研究中，常利用单螺纹的疲劳来研究多螺纹接头的疲劳寿命，因而研究单螺纹和多螺纹之间的疲劳等效性非常重要。利用弹塑性有限元分析软件计算单螺纹和螺纹接头的应变状态，以螺纹牙根部的等效应变作为疲劳寿命控制参数，分析它们的等效性，由此确定单螺纹疲劳试验寿命与实际螺纹接头疲劳寿命的关系。     

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。     

某井圆螺纹套管接头滑脱事故分析

针对套管接头滑脱事故,采用理论与试验相结合的方法,对脱扣接箍进行宏观分析、尺寸检测、螺纹参数测量;对脱扣接箍和同批次管体分别进行材质理化性能检验;对同批次2组套管试样进行实物试验;对套管柱抗拉强度进行校核;对套管接头进行拉伸条件下的有限元分析;并对脱扣接箍工厂端端面的承载能力作了详细计算和分析。结果表明：接箍承载面宽度过小和油田现场瞬时提拉载荷过大是套管接头发生滑脱失效的重要原因;吊卡装配未对中导致接箍承载面受力不平衡而增大了螺纹接头滑脱的倾向。提出了具有针对性的解决措施。     

Cameron结构的防喷器壳体有限元分析

参考美国Cameron公司的闸板防喷器,所设计的壳体采用长圆形的闸板腔结构。利用Cos-mosworks 2008有限元分析软件计算单闸板防喷器壳体模型在额定工作压力35 MPa和静水压力52.5 MPa工况条件下的应力分布及危险点,并按照ASME规范分析其应力组合,表明该设计是安全的。     

特殊螺纹石油套管接头密封结构优选

为了保证石油套管接头在高温、高压及强腐蚀工作环境下的密封完整性,采用金属对金属的密封方式代替橡胶密封。阐述了金属对金属密封的密封机理,根据厚壁圆筒弹性力学理论,推导出了石油套管接头锥形密封面最大过盈量的计算方法。利用有限元分析软件Marc建立石油套管接头的二维轴对称模型,分析了不同过盈量下密封面锥度和扭矩台肩角度对接头密封性能的影响,并对密封结构参数进行优化。采用有限元法与全尺寸试验相结合的方法验证石油套管接头在机紧、机紧+拉伸、机紧+拉伸+内压3种工况下的密封性能,结果表明该石油套管接头满足密封要求,在机紧+拉伸工况下接头的密封强度最差,设计时应优先考虑该工况。研究结果对特殊螺纹接头的开发和使用具有较高的参考价值。     

简支梁在分布载荷作用下的有限元分析

在求出弹性梁单元刚度矩阵的基础上 ,利用计算力学和有限元法的知识 ,对分布载荷作用下的简支梁进行了分析。通过一具体实例的计算得出有限元分析结果 ,并将其与用有限元分析软件Ansys所得的结果和用材料力学计算得出的结果进行对比 ,验证其正确性     

球壳与接管连接结构的有限元分析

本文建立了球壳和接管连接结构的有限元分析模型,考察了内压作用下连接处角焊缝、接管内角形状和补强圈对结构强度的影响。研究发现接管角焊缝能提高连接处的承载能力,无论是否有圆弧过渡结果差别不大;接管内角采用圆弧过渡不能提高连接处的承载能力;补强圈确实起到了补强作用,且补强圈和壳体有无间隙对连接处的应力影响不大,但补强圈不适应于疲劳载荷作用的情况。