适合特深井的双台肩钻杆接头副台肩间隙的确定

发布时间：2021-06-06 14:11

　　为了满足越来越苛刻的钻井工况的要求,全球各大钻具制造厂商不断开发出具有更优越性能的特殊螺纹钻杆接头,普遍增加了副台肩结构形成双台肩钻杆接头。但是面对超深井和特深井复杂工况,现有钻具接头的副台肩间隙是否满足要求至今未被关注。为此,通过建立具有不同副台肩间隙的双台肩钻杆接头三维弹塑性有限元模型,分析了副台肩间隙对接头应力分布特征和抗扭性能的影响,确定了适合特深井的双台肩钻杆接头合理副台肩间隙。研究结果表明:①不同轴向力（对应不同井深）工况条件下,副台肩间隙对双台肩钻杆接头主台肩、副台肩、螺纹牙的承载比例有着很大的影响;②大轴向力条件下主、副台肩的承载相对较小而螺纹牙的承载较大,减小副台肩间隙可有效降低螺纹牙承载比例;③所考察的NC50双台肩钻杆接头,当轴向力小于3 000 kN（井深小于9 000 m）,建议副台肩间隙选择0.40 mm;④当轴向力大于3 000 kN（井深大于9 000 m）,建议副台肩间隙选择0.20mm。结论认为,根据井深特点使用具有更合理副台肩间隙的双台肩钻杆接头,可以有效地提高接头的使用性能、降低接头失效风险。 

【文章来源】：天然气工业. 2020,40(07)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图1 双台肩钻杆接头结构示意图

基于分块网格划分方法对双台肩钻杆接头进行网格划分，公扣、母扣的螺纹和台肩处采用精细的六面体网格以保证计算精度。整个有限元模型的单元数为460 667个，节点数为505 866个，计算时选用的单元类型为C3D8I。网格划分情况如图2所示。在螺纹啮合面、台肩啮合面处定义接触，以模拟外载荷作用下公扣、母扣之间的相互作用。在公扣端面处建立distributing形式的节点耦合，以施加外载荷；在母扣端面处建立kinematic形式的节点耦合，以施加约束。1.3 材料属性

图3 双台肩钻杆接头von Mises应力分布图

【参考文献】：
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本文编号：3214541