大直径套铣管连接处结构设计及强度分析

发布时间：2021-03-07 04:40

　　针对现有套铣管螺纹连接结构不能满足雄安新区油井工况需求的问题,设计了一种能够满足大直径大扭矩的套铣管专用螺纹（HSTX特殊螺纹）。该特殊螺纹牙型结构采用单台肩螺纹连接方式,其中螺纹采用每英寸3牙的粗牙设计,螺纹锥度为1∶12,螺纹承载面角为3°,导向面角为30°;通过平滑设计,使倒角与轴线成60°,减小了应力集中,大大增强了接头抗疲劳性能。建立了HSTX特殊螺纹有限元模型,详细地分析了拉伸、压缩、扭转以及极限工况下套铣管螺纹受力情况。研究结果表明:随拉伸载荷增加,HSTX特殊螺纹最大接触应力出现在第2扣承载面处,存在疲劳失效风险,在拉伸载荷达到9 000 kN时,套铣管连接处螺纹开始出现塑性贯通失效;当压缩载荷达到5 000 kN时,螺纹接头依然未失效,且该螺纹的最大抗扭强度为223.6kN·m。HSTX特殊螺纹接头连接强度和抗扭强度均可以满足雄安新区套铣作业要求。 

【文章来源】：石油机械. 2020,48(09)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

标准套铣管螺纹接头结构

现场使用的套铣管为N80套管，因螺纹加工精度低，所以在上扣过程中外螺纹与内螺纹之间存在研磨，极易损伤，套铣管接头损伤如图2a所示。套铣管管壁薄，卸扣过程中极易变形，扭矩过大时套铣管也极易出现胀扣脱开。现场套铣管胀扣情况如图2b所示。整个套铣管柱存在椭圆度较大、厚度不均的情况。

常规套铣管螺纹不能满足实际工况要求，为了提高现场套铣效率，结合螺纹扭矩公式，通过多次优化分析，设计并提出满足大直径、大扭矩工况的套铣管专用螺纹———HSTX特殊螺纹。结构整体上采用接箍式和平滑设计，降低其在井下遇阻的风险。HSTX套铣管特殊螺纹接头牙型结构如图3所示，采用Q125钢级，结构为每英寸3牙的粗牙设计，螺纹锥度为1∶12，螺纹承载面角为3°，导向面角为30°。为减小上扣扭矩，采用单台肩，并使接箍内倒角与轴线成60°，以减小应力集中。2.2 HSTX螺纹有限元模型

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3068415