基于有限元技术的特殊螺纹油管接头完整性分析

发布时间：2023-05-21 19:16

　　随着石油勘探技术的进步,高温、高压及超深井大量开发,井下管柱服役环境更加恶化。接头是油井管中最薄弱的环节,在工作环境中发生泄漏、脱扣、破坏等失效形式。根据油田资料,部分气井出现油管泄漏、油套环空异常带压现象,甚至发生井筒完整性失效,因此对接头的密封性及连接性能提出了很高的要求。研究特殊螺纹接头完整性的方法很多,其中解析法计算模型比较复杂,计算过程未考虑沿齿面接触应力的变化,结果不是很精确；螺纹失效瞬间发生,不能对瞬时应变进行采样,全尺寸实验法具有一定的局限性；二维有限元模型分析时多将其简化为关于轴对称的模型,简化非对称载荷后不能得出接头完整的环向应力分布。因此,本文建立接头三维有限元模型,通过Abaqus软件在油管处施加扭矩,模拟接头上扣的过程,实现了最小、最佳、最大上扣扭矩过程中接头应力分析,轴向力,内压及弯曲作用下接头的应力分布。通过研究,得出以下结论：最佳上扣扭矩拧紧时,该型特殊螺纹油管接头具有更好的密封性与连接强度。在轴向力的作用下,无论是拉伸载荷还是压缩载荷,内外压同时作用下,密封效果较好且优于仅考虑内压作用时的分析结果。现场气密封检测时,试压应控制在抗内压强度以下(建议90...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 问题的提出及研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要研究内容
    1.4 本文创新点
第二章 有限元技术与特殊螺纹油管接头应用介绍
    2.1 有限元法的基本思想
    2.2 有限元法求解问题的基本步骤
    2.3 有限元法在结构分析中的应用
    2.4 有限元法中的理论基础
        2.4.1 位移法
        2.4.2 等效积分法
        2.4.3 加权余量法
        2.4.4 变分原理和里兹方法
    2.5 典型特殊螺纹油管接头介绍
        2.5.1 VAM TOP特殊螺纹接头简介
        2.5.2 FOX特殊螺纹接头简介
        2.5.3 NK3SB特殊螺纹接头简介
        2.5.4 JFE BEAR特殊螺纹接头简介
        2.5.5 BGT-1特殊螺纹接头简介
    2.6 特殊螺纹接头井下失效分析
        2.6.1 特殊螺纹接头失效形式分析
        2.6.2 特殊螺纹接头失效因素分析
    2.7 本章小结
第三章 不同推荐扭矩下特殊螺纹油管接头完整性分析
    3.1 基于有限元法的特殊螺纹接头三维模型建立
    3.2 基于有限元法的特殊螺纹油管接头上扣扭矩分析
    3.3 不同推荐扭矩下特殊螺纹油管接头有限元应力分析
        3.3.1 最佳上扣扭矩下特殊螺纹油管接头有限元应力分析
        3.3.2 最小上扣扭矩下特殊螺纹油管接头有限元应力分析
        3.3.3 最大上扣扭矩下特殊螺纹油管接头有限元应力分析
        3.3.4 不同上扣扭矩下特殊螺纹油管接头上扣性能对比分析
    3.4 本章小结
第四章 实际工况下特殊螺纹油管接头完整性分析
    4.1 基于有限元法的特殊螺纹接头二维模型建立
    4.2 不同内外压与轴向力作用下特殊螺纹油管接头完整性分析
        4.2.1 不同内外压作用下特殊螺纹油管接头有限元应力分析
        4.2.2 轴向拉力与内外压作用下特殊螺纹油管接头有限元应力分析
        4.2.3 轴向压力与内外压作用下特殊螺纹油管接头有限元应力分析
    4.3 气密封检测对特殊螺纹油管接头完整性影响分析
    4.4 弯曲载荷作用下特殊螺纹油管接头完整性分析
    4.5 本章小结
第五章 快装结构的大量程扭矩传感器研制
    5.1 快装结构的扭矩传感器结构设计
    5.2 弹性体的选择
    5.3 应变片的粘贴
    5.4 材料选择
    5.5 强度校核
        5.5.1 扭力杆四方扭转强度设计
        5.5.2 扭力杆四方挤压强度校核
        5.5.3 扭力杆圆柱部分扭转强度校核
    5.6 传感器信号处理电路
    5.7 测试结果
    5.8 本章小结
第六章 结论及建议
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：3821292