丛式井多级压裂管柱接头密封评价与疲劳寿命分析
发布时间：2021-07-13 05:28
丛式井多级压裂过程中管柱接头受到温度、压力等复杂交变载荷作用,管柱接头失效严重,影响油气田的正常开采。为缓解管柱接头失效,本文对交变载荷下压裂管柱接头的密封性能与疲劳寿命进行研究。利用ANSYS有限元软件APDL参数化语言建立三种密封结构（锥面-锥面、锥面-球面、柱面-球面）特殊螺纹模型,首先对三种接头进行了上扣模拟分析,然后将由温度、压力、管内流体作用引起的作用力简化为轴向载荷,分析了拉-拉、拉-压交变循环载荷下三种接头在整个循环阶段的密封性能。最后基于nCode DesignLife高级疲劳分析软件,以Miner损伤准则、局部应力应变法为理论基础,对特殊螺纹疲劳寿命进行分析。结果表明,上扣后三种密封结构特殊螺纹承载面应力大于导向面应力,锥面-锥面结构接触长度最长但平均接触压力最小。拉-拉循环载荷时,拉伸阶段,锥面-球面结构特殊螺纹接触压力下降最为严重,锥面-锥面接触长度下降最多,最大接触压力在前6周期波动较大,卸载阶段,三种接头密封面接触长度恢复,最大接触压力随循环周期增加呈阶梯式下降。拉-压循环载荷时,当拉伸载荷转变为压缩载荷,密封面接触压力和接触长度均增加,并且第一周期拉伸阶段...
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
特殊
特殊螺
8体也会通过这些微小缝隙泄漏，所以绝对的密封是不存在的，我们只需保证流体的泄漏量在一定范围之内。另外，适当增大密封面接触长度，对流体的泄漏也有抑制作用。特殊螺纹密封结构如图2-2所示，（a）锥面-锥面（b）锥面-球面（c）柱面-球面图2-2特殊螺纹密封结构分类台肩一方面可以防止上扣扭矩过大对螺纹的损害，另一方面在螺纹承受压缩载荷时，也起到了抵抗压缩的能力，当接箍与管体台肩相互对顶时，也有辅助密封作用。常见的台肩类型有负角度台肩、直角台肩、圆弧台肩3种。特殊螺纹台肩结构如图2-3所示。（a）负角度台肩（b）圆弧台肩（c）直角台肩图2-3特殊螺纹台肩分类虽然特殊螺纹在分类上较为繁杂，但是不同结构特殊螺纹承载能力、密封性能差异很大，表2-1统计了主流特殊螺纹扣型结构，发现使用最多的普遍采用正导向面+负承载面或正承载面、锥面-锥面密封结构，并且不同螺纹结构均达到相关试验性能指标，表2-1为后续章节特殊螺纹建模提供参考价值。表2-1常见特殊螺纹参数项目代表扣型结构特点性能指标承载面密封台肩CALⅣ瓦姆VAMTOP-3°锥面-锥面-15°CALⅣ特纳TNBLUE3°球面-锥面-8°CALⅣ3SB0°球面-锥面90°VME85%JFEBEAR-5°球面-锥面-15°CALⅣ天钢TPCQ3°锥面-锥面-15°CALⅣTPG2-4°锥面-锥面-15°CALⅣ宝钢BGC3°球面-柱面-15°VME85%BGT2-5°锥面-锥面-15°CALⅣ衡钢HSM2-3°锥面-锥面-15°CALⅣ注：性能指标表示不同规格螺纹接头通过ISO13679试验级别。
【参考文献】：
期刊论文
[1]锥面球面密封结构特殊螺纹有限元分析[J]. 张乐,王建军,贾飞鹏,杨尚谕. 石油化工应用. 2019(05)
[2]四川长宁页岩气水平井压裂套管变形实例分析[J]. 陈朝伟,宋毅,青春,杨扬,项德贵. 地下空间与工程学报. 2019(02)
[3]水平井多级压裂套管柱建模及套管抗挤强度分析[J]. 贾飞鹏,孙建华,张乐. 石油化工应用. 2019(02)
[4]页岩气水平井多级压裂过程中套管变形研究综述[J]. 席岩,李军,柳贡慧,曾义金,李剑平. 特种油气藏. 2019(01)
[5]拉压交变载荷下螺纹接头密封面接触压力分析[J]. 王建军,孙建华,高进伟,杨尚谕. 石油机械. 2018(12)
[6]特殊螺纹接头接触应力计算与分析[J]. 曹梦雨,王尊策,赵海江,李森,卢玉,张冠男. 化工机械. 2018(02)
[7]特殊螺纹接头双主密封结构密封性能分析[J]. 莫丽,涂炼,付强,王磊. 润滑与密封. 2018(02)
[8]基于疲劳寿命计算的拉杆螺纹联接结构优化设计[J]. 王福振,林谢昭. 机械设计与制造工程. 2017(10)
[9]套管接头台阶密封面的密封性能模拟试验[J]. 蔄靖宇,安琦. 华东理工大学学报(自然科学版). 2017(03)
[10]地下储气库注采管柱气密封螺纹接头优选[J]. 王建军,孙建华,薛承文,韩军,张国红,王蕊. 天然气工业. 2017(05)
硕士论文
[1]模拟井况下压裂管柱力学分析及压裂设计研究[D]. 黄炳庆.新疆大学 2015
[2]水平井压裂管柱力学安全评价及软件开发[D]. 张颖.西南石油大学 2014
本文编号：3281445
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
特殊
特殊螺
8体也会通过这些微小缝隙泄漏，所以绝对的密封是不存在的，我们只需保证流体的泄漏量在一定范围之内。另外，适当增大密封面接触长度，对流体的泄漏也有抑制作用。特殊螺纹密封结构如图2-2所示，（a）锥面-锥面（b）锥面-球面（c）柱面-球面图2-2特殊螺纹密封结构分类台肩一方面可以防止上扣扭矩过大对螺纹的损害，另一方面在螺纹承受压缩载荷时，也起到了抵抗压缩的能力，当接箍与管体台肩相互对顶时，也有辅助密封作用。常见的台肩类型有负角度台肩、直角台肩、圆弧台肩3种。特殊螺纹台肩结构如图2-3所示。（a）负角度台肩（b）圆弧台肩（c）直角台肩图2-3特殊螺纹台肩分类虽然特殊螺纹在分类上较为繁杂，但是不同结构特殊螺纹承载能力、密封性能差异很大，表2-1统计了主流特殊螺纹扣型结构，发现使用最多的普遍采用正导向面+负承载面或正承载面、锥面-锥面密封结构，并且不同螺纹结构均达到相关试验性能指标，表2-1为后续章节特殊螺纹建模提供参考价值。表2-1常见特殊螺纹参数项目代表扣型结构特点性能指标承载面密封台肩CALⅣ瓦姆VAMTOP-3°锥面-锥面-15°CALⅣ特纳TNBLUE3°球面-锥面-8°CALⅣ3SB0°球面-锥面90°VME85%JFEBEAR-5°球面-锥面-15°CALⅣ天钢TPCQ3°锥面-锥面-15°CALⅣTPG2-4°锥面-锥面-15°CALⅣ宝钢BGC3°球面-柱面-15°VME85%BGT2-5°锥面-锥面-15°CALⅣ衡钢HSM2-3°锥面-锥面-15°CALⅣ注：性能指标表示不同规格螺纹接头通过ISO13679试验级别。
【参考文献】：
期刊论文
[1]锥面球面密封结构特殊螺纹有限元分析[J]. 张乐,王建军,贾飞鹏,杨尚谕. 石油化工应用. 2019(05)
[2]四川长宁页岩气水平井压裂套管变形实例分析[J]. 陈朝伟,宋毅,青春,杨扬,项德贵. 地下空间与工程学报. 2019(02)
[3]水平井多级压裂套管柱建模及套管抗挤强度分析[J]. 贾飞鹏,孙建华,张乐. 石油化工应用. 2019(02)
[4]页岩气水平井多级压裂过程中套管变形研究综述[J]. 席岩,李军,柳贡慧,曾义金,李剑平. 特种油气藏. 2019(01)
[5]拉压交变载荷下螺纹接头密封面接触压力分析[J]. 王建军,孙建华,高进伟,杨尚谕. 石油机械. 2018(12)
[6]特殊螺纹接头接触应力计算与分析[J]. 曹梦雨,王尊策,赵海江,李森,卢玉,张冠男. 化工机械. 2018(02)
[7]特殊螺纹接头双主密封结构密封性能分析[J]. 莫丽,涂炼,付强,王磊. 润滑与密封. 2018(02)
[8]基于疲劳寿命计算的拉杆螺纹联接结构优化设计[J]. 王福振,林谢昭. 机械设计与制造工程. 2017(10)
[9]套管接头台阶密封面的密封性能模拟试验[J]. 蔄靖宇,安琦. 华东理工大学学报(自然科学版). 2017(03)
[10]地下储气库注采管柱气密封螺纹接头优选[J]. 王建军,孙建华,薛承文,韩军,张国红,王蕊. 天然气工业. 2017(05)
硕士论文
[1]模拟井况下压裂管柱力学分析及压裂设计研究[D]. 黄炳庆.新疆大学 2015
[2]水平井压裂管柱力学安全评价及软件开发[D]. 张颖.西南石油大学 2014
本文编号：3281445
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/3281445.html
