双台肩钻杆接头优化设计
发布时间：2021-09-22 23:56
随着油气井钻探难度和深度的增加,钻杆接头所需的抗扭强度、疲劳寿命和传递水力效率要求越来越高。通过增加接头内径提高水力效率,通过减小锥度提高抗扭强度,通过加大磨损余量增加使用寿命,优化了新型V-50R螺纹牙型结构,并设计了一种新型双台肩钻杆接头。结果表明:在复合载荷作用下,相较于NC50接头和GPDS 50接头,所设计的新型双台肩接头最大von Mises应力分别减小16.26%和19.04%,减缓应力集中效果更佳;抗扭强度分别增加76.4%和27.7%,抗扭强度更高;水眼直径分别增加11.67%和21.73%,水力效率更大。优化设计的双台肩钻杆接头可应用于深井超深井钻具中,也可为钻杆接头及相关油井管接头改进设计提供参考。
【文章来源】：中国科技论文. 2020,15(09)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
外螺纹长度与抗扭强度的关系
为使接头的有限元分析结果更为准确,所划分的网格应尽量满足小尺寸、多数量。采用分块网格划分的方式将NC50接头、GPDS 50接头和新型双台肩接头分别划分为16 633、16 394和16 305个单元。单元类型选取二次Tet单元,可使钻杆接头在较大变形和台肩面接触分析时精确度更高。网格划分后,3种接头有限元网格模型分别如图2所示,其弹性模量设为2.06×105MPa,泊松比为0.29,屈服强度为931 MPa,螺纹啮合面和台肩配合面摩擦系数取值为0.08,外接头端面进行轴向固定约束[17-18]。3 复合载荷下3种接头应力特征对比
根据上扣扭矩计算公式[12]得出GPDS50接头上扣扭矩为65.5 kN·m,新型双台肩接头上扣扭矩为86.09 kN·m,API标准NC50接头的上扣扭矩为51.57 kN·m。首先对3种接头施加对应的上扣扭矩,再分别提供1 000 kN的轴向拉伸载荷,实现钻杆接头在复杂载荷作用下的应力特征分析。其中,由于作用在3种接头的内接头端面横截面积不同,导致轴向拉伸载荷作用产生的压强也有所差异,换算后NC50接头、GPDS 50接头、新型双台肩接头压强分别为59.24、56.56、51.27 MPa。复合载荷下3种接头的von Mises应力分布如图3所示。3.1 各螺纹齿根von Mises应力峰值及其应力集中系数对比
本文编号：3404609
【文章来源】：中国科技论文. 2020,15(09)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
外螺纹长度与抗扭强度的关系
为使接头的有限元分析结果更为准确,所划分的网格应尽量满足小尺寸、多数量。采用分块网格划分的方式将NC50接头、GPDS 50接头和新型双台肩接头分别划分为16 633、16 394和16 305个单元。单元类型选取二次Tet单元,可使钻杆接头在较大变形和台肩面接触分析时精确度更高。网格划分后,3种接头有限元网格模型分别如图2所示,其弹性模量设为2.06×105MPa,泊松比为0.29,屈服强度为931 MPa,螺纹啮合面和台肩配合面摩擦系数取值为0.08,外接头端面进行轴向固定约束[17-18]。3 复合载荷下3种接头应力特征对比
根据上扣扭矩计算公式[12]得出GPDS50接头上扣扭矩为65.5 kN·m,新型双台肩接头上扣扭矩为86.09 kN·m,API标准NC50接头的上扣扭矩为51.57 kN·m。首先对3种接头施加对应的上扣扭矩,再分别提供1 000 kN的轴向拉伸载荷,实现钻杆接头在复杂载荷作用下的应力特征分析。其中,由于作用在3种接头的内接头端面横截面积不同,导致轴向拉伸载荷作用产生的压强也有所差异,换算后NC50接头、GPDS 50接头、新型双台肩接头压强分别为59.24、56.56、51.27 MPa。复合载荷下3种接头的von Mises应力分布如图3所示。3.1 各螺纹齿根von Mises应力峰值及其应力集中系数对比
本文编号：3404609
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/3404609.html
