高压深井特殊螺纹油管接头上扣性能分析及密封性研究

摘要

由于高压深井的特殊性，特殊螺纹油管接头在井下承受更大的轴向力和内外压，因此，需要合适的上扣扭矩以保证特殊螺纹油管接头的密封性。扭矩过小会使密封面接触应力不足，造成泄漏或脱扣，扭矩过大会使台肩或密封面塑性变形过量，导致密封失效。因此，本文采用弹塑性接触有限元法，应用ABAQUS有限元分析软件建立某特殊螺纹油管接头三维有限元模型；考虑螺旋升角、轴向力和内外压,分析欠扭矩、最小扭矩、最佳扭矩、最大扭矩、过扭矩5种不同上扣扭矩作用下特殊螺纹油管接头的接触应力及等效应力。
　　结果表明：欠扭矩上扣后，密封面接触应力大于管体抗内压强度，能够实现密封，但台肩的密封性能较差；过扭矩上扣后，能够实现密封，但螺纹处最大等效应力大于材料屈服强度，螺纹易粘扣，推荐使用最佳上扣扭矩；在轴向拉力作用下，上部井段在欠扭矩于过扭矩上扣后，接头台肩处密封失效，但主密封面的密封良好，推荐使用最大上扣扭矩；在轴向压力与内外压作用下，下部井段在欠扭矩和过扭矩上扣后，都可实现密封，但过扭矩上扣后螺纹处应力集中较严重，会发生粘扣和螺纹断裂等现象，此时推荐使用最大上扣扭矩。
　　本文基于特殊螺纹接头上扣扭矩的大量有限元分析，给出了保证不同井深处特殊螺纹油管接头密封的最佳扭矩和扭矩范围，研究内容为现场上扣扭矩的选用提供一定理论的参考。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 前言

1.1研究目的及意义

1.2国内外研究现状

1.3影响油管接头安全使用的因素

1.4油管接头发展中存在的问题

1.5论文研究方法和内容

1.6论文创新点

第二章 特殊螺纹接头密封机理与密封结构分析

2.1特殊螺纹油管接头密封机理介绍

2.2特殊螺纹油管接头结构分析

2.3特殊螺纹油管接头失效形式分析

2.4本章小结

第三章 特殊螺纹油管接头上扣扭矩有限元分析

3.1特殊螺纹油管接头三维有限元模型建立

3.2特殊螺纹油管接头常规扭矩分析

3.3特殊螺纹油管接头欠、过扭矩分析

3.4 五种上扣扭矩数据对比分析

3.5 本章小结

第四章 不同井深处常规上扣扭矩分析

4.1管柱在油气井中受力分析

4.2上部井段上扣扭矩分析

4.3下部井段上扣扭矩分析

4.4本章小结

第五章 不同井深处极限上扣扭矩分析

5.1上部井段极限上扣扭矩分析

5.2下部井段极限上扣扭矩分析

5.3本章小结

第六章 结论

致谢

参考文献

硕士学位期间发表的论文