一种油套管特殊螺纹接头的研发

摘要

本文主要研发了一种油套管特殊螺纹接头，包括特殊螺纹接头的结构设计、有限元分析、接头的加工以及实物性能测试四个方面的内容。
　　特殊螺纹接头在 API偏梯形螺纹基础上进行了优化，螺纹导向面11°，承载面-4°，设计了专门的密封结构，密封面角度18°。采用钩形螺纹，接头受拉伸、弯曲及外压作用时，大幅度减少公螺纹和母螺纹在管径方向所受的外斥作用力，接头连接强度达到管体100%，提高特殊螺纹接头的抗弯曲能力，弯曲度20°/100m，但钩形螺纹在上扣时易产生磨损，发生磨损之处往往在应力集中的螺纹承载面上部，优化螺纹承载面的拐角半径，减少应力集中，从而可提高其耐磨性能；导向面角为大正角有利于上扣对中，减少错扣，提高上扣效率；优化了导向面间的间隙，提高了接头的抗压缩性能。优化导向面间间隙，接头在承受高压缩载荷时使导向面接触，导向面承受部分压缩载荷后，减轻了密封部位和扭矩台肩部位的部分负荷，大幅度抑制了密封部位和扭矩台肩部位的塑性变形，提高了抗压缩能力。公母螺纹齿高不等，啮合后，在螺纹齿底与齿頂间存在间隙，可存贮多余螺纹脂，因为过多的螺纹脂接头会影响接头的应力分布及接触压力，对接头的连接强度和密封性能带来不利影响。密封面设计采用大锥度与短密封面的设计。由于锥度增大，径向分力带来的管端缩颈现象得到改善，接触压力及接触长度随之增加，接触压力在密封面上的分布更均匀。而且，较短的锥面在加工时锥度的一致性容易得到保证。
　　由于特殊螺纹接头采用了勾形螺纹形式，螺纹参数的齿高、螺距、锥度等测量项目、测量方法和采用的工具与API偏梯形螺纹基本一致，API标准采用环规与塞规间接测量螺纹直径，而本项目采用中径规与专用标准块直接测量螺纹的直径和密封面直径。
　　采用有限元与实物实验相结合的方法研究油套管特殊螺纹接头，在接头结构初步设计完成后，通过有限元法进行理论分析，对结构进行优化，最后通过实验，模拟油田的实际工作情况，来验证产品设计的使用性能。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 API螺纹结构介绍

1.2 API标准螺纹存在的缺陷

1.3 特殊油套管螺纹

本章小结

第2章 特殊螺纹接头的设计开发及其有限元模拟分析

2.1特殊螺纹接头设计思路

2.2特殊螺纹接头的设计

2.3特殊螺纹接头有限元分析及接头公差确定

本章小结

第3章 特殊螺纹接头试制

3.1接头的加工工艺

3.2特殊螺纹接头量规、量具设计

3.3 特殊螺纹接头的刀具设计

3.4拧接试验

本章小结

第4章 ISO13679-2002 CALIV试验

4.1样管准备

4.2上卸扣试验

4.3载荷包络线试验及极限破坏试验

本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读学位期间主要研究成果