直连型套管接头强度计算
发布时间：2021-10-31 22:57
近年来,塔河油田为满足部分侧钻井的地质避水要求,侧钻点必须上移至产层之上易水化、坍塌的泥岩地层,为防止泥岩地层的井壁失稳、坍塌等井下复杂情况,需要对泥岩井段进行封隔。若采用常规下套管封隔易坍塌泥岩地层,会导致水平井完井井眼尺寸太小,不能满足生产的需要。目前使用实体膨胀套管技术封隔不稳定泥岩地层,但实体膨胀套管抗挤强度低、费用高。采用直连型套管代替实体膨胀套管封隔不稳定泥岩地层是一种可行的技术方案。为保证直连型套管的合理使用,需要对直连型套管的接头强度进行详细研究。本文以上扣扭矩曲线和弹性力学厚壁圆筒理论为基础,建立了直连型套管上扣扭矩计算模型,分析了过盈量对上扣扭矩的影响;基于上扣扭矩计算模型,考虑了螺纹升角的影响,推导了螺纹旋合段螺纹牙轴向载荷分布方程,分析了台肩过盈量和螺纹过盈量对螺纹牙承载面接触压力的影响;基于套管接头失效形式,推导了套管接头失效计算模型,计算了接头的抗拉强度;基于厚壁圆筒理论,考虑了螺纹过盈量的影响,建立了直连型套管抗挤强度模型,分别计算了管体和接头的抗挤强度;以弹塑性理论为基础,考虑了直连型套管几何非线性和材料非线性的影响,建立了直连型套管有限元受力和变形分析...
【文章来源】：西南石油大学四川省
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.3 主要研究内容及研究思路
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 研究思路
第2章 直连型套管上扣扭矩理论研究
2.1 上扣扭矩曲线
2.2 上扣扭矩理论模型建立
2.2.1 厚壁圆筒理论
2.2.2 接触面接触压力
2.2.3 接触面过盈量计算
2.2.4 螺纹旋紧段扭矩
2.2.5 密封面接触段扭矩
2.2.6 台肩对顶段扭矩
2.3 上扣扭矩影响因素分析
2.4 上扣扭矩解析解与试验值对比
2.4.1 上扣试验
2.4.2 上扣扭矩解析解与试验值的对比
2.5 本章小结
第3章 直连型套管强度研究
3.1 上扣拧紧工况下受力分析
3.1.1 轴向预紧力的计算
3.1.2 轴向载荷分布强度
3.1.3 螺纹牙承载面法向力
3.1.4 螺纹牙的变形分析
3.1.5 变形协调方程的建立
3.1.6 变形协调方程的求解
3.1.7 螺纹过盈对承载面接触压力的计算
3.1.8 上扣拧紧工况算例分析
3.2 轴向受拉工况下受力分析
3.2.1 螺纹段受力分析
3.2.2 螺纹段变形协调方程的建立
3.2.3 轴向受拉工况算例分析
3.3 直连型套管抗拉强度研究
3.3.1 API螺纹连接强度公式
3.3.2 直连型套管螺纹失效分析
3.3.3 计算实例
3.4 直连型套管抗挤强度计算
3.4.1 管体抗挤强度计算
3.4.2 接头抗挤强度计算
3.5 本章小结
第4章 直连型套管有限元模型建立
4.1 轴对称问题的基本变量及方程
4.2 有限元分析中的非线性问题
4.2.1 几何非线性
4.2.2 材料非线性
4.2.3 接触非线性
4.2.4 对非线性方程组进行求解
4.3 Abaqus软件分析模块
4.3.1 接触分析模块
4.3.2 有限元失效判据
4.4 有限元模型的建立
4.4.1 模型的材料特性
4.4.2 有限元模型的基本假设
4.4.3 有限元模型的建立
4.5 本章小结
第5章 直连型套管强度有限元模拟及分析
5.1 直连型套管强度有限元模拟
5.1.1 上扣拧紧工况螺纹牙承载面接触应力模拟
5.1.2 轴向受拉工况模拟结果
5.1.3 接头抗挤强度模拟
5.2 CST-ZTΦ139.7mm×7.72mm直连型套管强度试验
5.2.1 抗拉伸强度试验
5.2.2 抗挤强度试验
5.3 解析解、有限元解与试验值对比
5.4 螺纹结构优化
5.4.1 变螺距设计
5.4.2 优化承载面圆角
5.4.3 螺纹形状改进
5.5 本章小结
第6章 直连型套管力学计算软件
6.1 软件结构框图
6.2 软件执行流程
6.3 软件典型界面
6.4 本章小结
第7章 结论和建议
7.1 结论
7.2 建议
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
本文编号：3469023
【文章来源】：西南石油大学四川省
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.3 主要研究内容及研究思路
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 研究思路
第2章 直连型套管上扣扭矩理论研究
2.1 上扣扭矩曲线
2.2 上扣扭矩理论模型建立
2.2.1 厚壁圆筒理论
2.2.2 接触面接触压力
2.2.3 接触面过盈量计算
2.2.4 螺纹旋紧段扭矩
2.2.5 密封面接触段扭矩
2.2.6 台肩对顶段扭矩
2.3 上扣扭矩影响因素分析
2.4 上扣扭矩解析解与试验值对比
2.4.1 上扣试验
2.4.2 上扣扭矩解析解与试验值的对比
2.5 本章小结
第3章 直连型套管强度研究
3.1 上扣拧紧工况下受力分析
3.1.1 轴向预紧力的计算
3.1.2 轴向载荷分布强度
3.1.3 螺纹牙承载面法向力
3.1.4 螺纹牙的变形分析
3.1.5 变形协调方程的建立
3.1.6 变形协调方程的求解
3.1.7 螺纹过盈对承载面接触压力的计算
3.1.8 上扣拧紧工况算例分析
3.2 轴向受拉工况下受力分析
3.2.1 螺纹段受力分析
3.2.2 螺纹段变形协调方程的建立
3.2.3 轴向受拉工况算例分析
3.3 直连型套管抗拉强度研究
3.3.1 API螺纹连接强度公式
3.3.2 直连型套管螺纹失效分析
3.3.3 计算实例
3.4 直连型套管抗挤强度计算
3.4.1 管体抗挤强度计算
3.4.2 接头抗挤强度计算
3.5 本章小结
第4章 直连型套管有限元模型建立
4.1 轴对称问题的基本变量及方程
4.2 有限元分析中的非线性问题
4.2.1 几何非线性
4.2.2 材料非线性
4.2.3 接触非线性
4.2.4 对非线性方程组进行求解
4.3 Abaqus软件分析模块
4.3.1 接触分析模块
4.3.2 有限元失效判据
4.4 有限元模型的建立
4.4.1 模型的材料特性
4.4.2 有限元模型的基本假设
4.4.3 有限元模型的建立
4.5 本章小结
第5章 直连型套管强度有限元模拟及分析
5.1 直连型套管强度有限元模拟
5.1.1 上扣拧紧工况螺纹牙承载面接触应力模拟
5.1.2 轴向受拉工况模拟结果
5.1.3 接头抗挤强度模拟
5.2 CST-ZTΦ139.7mm×7.72mm直连型套管强度试验
5.2.1 抗拉伸强度试验
5.2.2 抗挤强度试验
5.3 解析解、有限元解与试验值对比
5.4 螺纹结构优化
5.4.1 变螺距设计
5.4.2 优化承载面圆角
5.4.3 螺纹形状改进
5.5 本章小结
第6章 直连型套管力学计算软件
6.1 软件结构框图
6.2 软件执行流程
6.3 软件典型界面
6.4 本章小结
第7章 结论和建议
7.1 结论
7.2 建议
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
本文编号：3469023
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/3469023.html
