本文關(guān)鍵詞：石油套管接頭結(jié)構(gòu)分析及其抗扭機(jī)理研究　出處：《華東理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 石油套管接頭 抗扭性能 密封結(jié)構(gòu) 力學(xué)行為

【摘要】：石油套管是石油天然氣勘探和開采中的重要設(shè)備,合理的上扣扭矩對石油套管接頭的連接強(qiáng)度和密封性能有著重要影響,由于工作環(huán)境的原因接頭受力情況極其復(fù)雜,經(jīng)常發(fā)生井下的失效事故,接頭的抗扭性能較弱引起的失效較為常見,因此對其抗扭性能研究變得尤為重要。本文在國內(nèi)外相關(guān)理論成果的基礎(chǔ)上,通過解析法、有限元法、全尺寸法對石油套管接頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、密封機(jī)理、上扣扭矩進(jìn)行分析,主要內(nèi)容和成果包括:1)對API標(biāo)準(zhǔn)推薦的上扣扭矩公式進(jìn)行解析,為特殊螺紋石油套管接頭上扣扭矩的計算提供理論基礎(chǔ);2)根據(jù)厚壁圓筒彈性力學(xué)理論,推導(dǎo)出了石油套管接頭錐形密封面最大過盈量的計算方法;3)利用有限元分析軟件Marc建立石油套管接頭的二維軸對稱模型,以φ177.8 mm特殊螺紋石油套管接頭為例研究石油套管接頭的密封機(jī)理,引入密封強(qiáng)度的概念,分析了錐形密封面、扭矩臺肩對接頭密封性能的影響,并對密封結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化;4)推導(dǎo)出特殊螺紋石油套管接頭上扣扭矩的計算方法,并分析了螺紋脂摩擦系數(shù)、密封面徑向過盈量以及臺肩面軸向過盈量對上扣扭矩的影響;5)對φ177.8 mm特殊螺紋石油套管接頭進(jìn)行加工試制,通過全尺寸法確定了特殊螺紋石油套管接頭的上扣扭矩范圍,同時對石油套管接頭在軸向拉伸載荷作用下的密封性能進(jìn)行試驗(yàn),驗(yàn)證了該特殊螺紋石油套管接頭在極端載荷下的密封性能。本文的研究內(nèi)容和成果對石油套管接頭的實(shí)際應(yīng)用提供有益幫助,利用本文給出的計算方法,可以較好地估算特殊螺紋接頭的上扣扭矩,并為石油套管接頭的力學(xué)行為的研究提供理論支持。
[Abstract]:Oil casing is an important equipment in oil and gas exploration and exploitation. Reasonable up torque has an important effect on the connection strength and sealing performance of oil casing joint. Due to the working environment, the joint force is extremely complex, often occurs downhole failure accidents, joint torsion resistance is weak caused by the failure is more common. Therefore, the study of its torsion resistance becomes particularly important. On the basis of domestic and foreign related theoretical results, this paper analyzes the structural characteristics and sealing mechanism of oil casing joints by analytical method, finite element method and full-size method. The main contents and results include: 1) analyzing the formula of the torque recommended by API standard, which provides the theoretical basis for the calculation of the torque of special threaded oil casing joints. 2) according to the theory of elastic mechanics of thick wall cylinder, the calculation method of maximum interference of tapered sealing surface of oil casing joint is deduced. 3) the two-dimensional axisymmetric model of oil casing joint is established by using finite element analysis software Marc. Taking 蠁 177.8 mm special thread oil casing joint as an example, the sealing mechanism of oil casing joint is studied. The concept of sealing strength is introduced to analyze the influence of tapered sealing face and torque shoulder on the sealing performance of the joint, and the structural parameters of the seal are optimized. 4) the calculation method of upper buckling torque of special threaded oil casing joint is deduced, and the influence of the friction coefficient of thread grease, the radial interference of sealing surface and the axial interference of shoulder surface on the upper buckling torque is analyzed. 5) the manufacture of 蠁 177.8 mm special thread oil casing joint is carried out, and the upper buckling torque range of special thread oil casing joint is determined by full-scale method. At the same time, the sealing performance of oil casing joint under axial tensile load was tested. The sealing performance of the special threaded oil casing joint under extreme load is verified. The research contents and results of this paper provide useful help for the practical application of the oil casing joint, and use the calculation method given in this paper. The torque of special threaded joints can be estimated well, and the theoretical support is provided for the study of mechanical behavior of oil casing joints.
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE931.2

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本文編號：1397347