發(fā)布時(shí)間：2017-03-27 18:22

  本文關(guān)鍵詞：抽油機(jī)井油管柱螺紋連接強(qiáng)度與壽命可靠性分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：相比其他采油方式，抽油機(jī)井中油管的失效率最高，而油管的失效是導(dǎo)致抽油機(jī)井檢泵的重要原因之一。油管失效由多種因素造成，油管柱的使用壽命是多種因素綜合作用的隨機(jī)變量。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明，螺紋連接部位是油管的薄弱環(huán)節(jié)，近80%的失效發(fā)生在此處。本文針對目前抽油機(jī)井油管破斷日益增加的實(shí)際，重點(diǎn)開展油管柱螺紋連接強(qiáng)度和疲勞壽命可靠性預(yù)測研究，為油田根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際合理選用油管及更新油管提高使用壽命提供理論支持。本文主要開展了以下幾方面的工作： 結(jié)合抽油機(jī)井工作原理和油井作業(yè)參數(shù)對油管柱環(huán)境載荷進(jìn)行了分析，建立了油管柱力學(xué)模型；基于多相流理論分析了油管內(nèi)及油套環(huán)空內(nèi)液體壓力隨深度的變化；根據(jù)油管柱軸向振動的波動方程，建立了油管柱軸向載荷分布規(guī)律的仿真模型，，對油管柱軸向載荷影響因素進(jìn)行了仿真分析。結(jié)果表明：動液面、含水率和沖次對軸向載荷都有一定影響，其中動液面影響最為顯著。 應(yīng)用組合厚壁筒理論建立了油管錐螺紋連接在機(jī)緊圈數(shù)、內(nèi)外壓和軸向拉力作用下的連接應(yīng)力應(yīng)變的數(shù)學(xué)模型；分析了復(fù)合載荷作用下的加載順序?qū)τ凸苈菁y接頭應(yīng)力應(yīng)變的影響；以塑性變形區(qū)域隨上卸扣次數(shù)增加而導(dǎo)致破壞為研究點(diǎn)，討論了加載次數(shù)對油管損傷的影響。結(jié)果表明：比例加載條件下，加載順序?qū)λ苄詤^(qū)域擴(kuò)大沒有影響，而對塑性區(qū)域應(yīng)力應(yīng)變有一定影響，21/2″J55油管接頭上卸扣三次后已產(chǎn)生較大的塑性變形，應(yīng)重新車螺紋。 以J55API非加厚圓螺紋油管接頭為研究對象，采用非線性有限元軟件ANSYS對油管圓螺紋連接進(jìn)行了數(shù)值模擬；研究了其在機(jī)緊圈數(shù)、內(nèi)外壓、軸向拉伸載荷、循環(huán)載荷和復(fù)合載荷作用下的油管螺紋連接力學(xué)特性。得到了機(jī)緊扭矩隨上扣圈數(shù)、危險(xiǎn)點(diǎn)處應(yīng)變隨軸向載荷及危險(xiǎn)點(diǎn)處的應(yīng)變幅隨循環(huán)載荷幅的變化關(guān)系。 運(yùn)用局部應(yīng)力應(yīng)變法建立了螺紋接頭危險(xiǎn)截面疲勞壽命的計(jì)算模型；基于可靠性理論，建立了壽命的可靠性預(yù)測模型，利用VB6.0語言開發(fā)了《抽油機(jī)井油管柱疲勞壽命可靠性預(yù)測軟件》，實(shí)現(xiàn)了對油管柱螺紋連接疲勞壽命的可靠性預(yù)測。
【關(guān)鍵詞】：油管載荷 螺紋連接強(qiáng)度 厚壁筒理論 有限元法 疲勞壽命 可靠性 仿真模型
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TE933.1;TH131.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題來源及研究的目的和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析11-14
• 1.2.1 油管柱載荷方面的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 油管螺紋接頭應(yīng)力應(yīng)變分析12-14
• 1.2.3 油管柱螺紋接頭疲勞壽命方面的研究14
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 油管柱環(huán)境載荷及計(jì)算方法16-33
• 2.1 油管柱環(huán)境載荷組成及其力學(xué)分析模型16-17
• 2.1.1 油管柱環(huán)境載荷的組成16-17
• 2.1.2 油管柱力學(xué)模型17
• 2.2 油管柱內(nèi)外液體壓強(qiáng)的計(jì)算17-23
• 2.2.1 油管內(nèi)液體壓強(qiáng)計(jì)算模型18-21
• 2.2.2 油套環(huán)空內(nèi)壓強(qiáng)計(jì)算模型21-23
• 2.3 油管柱軸向振動及載荷計(jì)算23-29
• 2.3.1 油管柱軸向振動的力學(xué)模型與數(shù)學(xué)模型23-27
• 2.3.2 油管柱軸向振動的數(shù)值仿真模型27-29
• 2.4 油管柱載荷計(jì)算實(shí)例與影響因素分析29-32
• 2.4.1 油管柱載荷計(jì)算實(shí)例29-31
• 2.4.2 油管柱載荷影響因素分析31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第3章 基于厚壁筒理論的油管螺紋連接應(yīng)力分析33-52
• 3.1 引言33
• 3.2 油管接頭內(nèi)外螺紋間接觸壓力分析33-43
• 3.2.1 上扣扭矩作用下各向應(yīng)力分析34-39
• 3.2.2 機(jī)緊上扣與軸向載荷共同作用下的應(yīng)力分析39-43
• 3.3 考慮加載順序?qū)宇^應(yīng)力應(yīng)變的影響43-47
• 3.3.1 加載順序?qū)λ苄郧䥇^(qū)域大小的影響44-45
• 3.3.2 加載順序?qū)λ苄詤^(qū)域應(yīng)力應(yīng)變的影響45-47
• 3.4 油管多次機(jī)緊上扣的破壞問題47-49
• 3.4.1 卸扣時(shí)殘余應(yīng)力應(yīng)變的計(jì)算47-49
• 3.4.2 再次上扣時(shí)應(yīng)力應(yīng)變的計(jì)算49
• 3.5 計(jì)算實(shí)例分析49-51
• 3.6 本章小結(jié)51-52
• 第4章 基于 ANSYS 的油管螺紋連接應(yīng)力計(jì)算方法52-76
• 4.1 引言52
• 4.2 API 圓螺紋數(shù)值模型的建立52-56
• 4.2.1 有限元模型的基本假設(shè)53
• 4.2.2 有限元模型的建立53-56
• 4.3 數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析56-75
• 4.3.1 上扣扭矩與上扣圈數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系56-61
• 4.3.2 軸向拉伸載荷對螺紋連接各向應(yīng)力的影響61-70
• 4.3.3 復(fù)雜載荷情況分析70-71
• 4.3.4 考慮加載順序時(shí)應(yīng)力應(yīng)變的計(jì)算71-74
• 4.3.5 考慮塑性強(qiáng)化時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變分析74-75
• 4.4 本章小結(jié)75-76
• 第5章 油管螺紋連接疲勞壽命的可靠性預(yù)測76-86
• 5.1 油管柱螺紋疲勞壽命計(jì)算模型76-79
• 5.1.1 局部應(yīng)力應(yīng)變分析法76
• 5.1.2 循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變的計(jì)算76-78
• 5.1.3 疲勞壽命的計(jì)算模型78-79
• 5.2 油管柱螺紋連接疲勞壽命的可靠性預(yù)測模型79-83
• 5.2.1 疲勞壽命的三參數(shù)威布爾分布及系數(shù)的擬合方法80-81
• 5.2.2 單個(gè)接頭的疲勞壽命的可靠性預(yù)測模型81-82
• 5.2.3 整體管柱螺紋連接的壽命可靠性預(yù)測模型82-83
• 5.3 油管柱壽命可靠性仿真軟件開發(fā)與軟件運(yùn)行示例83-85
• 5.3.1 計(jì)算機(jī)軟件功能83
• 5.3.2 軟件運(yùn)行示例83-85
• 5.4 本章小結(jié)85-86
• 結(jié)論86-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果92-93
• 致謝93-94
• 作者簡介94

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：抽油機(jī)井油管柱螺紋連接強(qiáng)度與壽命可靠性分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：270865