在油氣開采中,油套管相互連接在一起形成油、套管柱,而這種連接的最佳方式是螺紋連接。現(xiàn)普遍使用的是API圓螺紋和偏梯螺紋,API圓螺紋其連接效率只有管體的60~80%,同時這種螺紋形式承載面為30°,容易發(fā)生跳扣滑脫。偏梯螺紋由完整螺紋和消失螺紋組成,消失螺紋延伸到管體外表面,因而連接部位的壁厚沒有減薄,螺紋承載面為3°,不易滑脫,并且接頭的連接強度可與管體相同。但是偏梯螺紋按三角形位置上扣,扭矩不可預見。對API螺紋而言,上扣到最大位置,產生足夠大的接觸壓力,必然導致接頭的應力水平高,這樣容易導致應力腐蝕,而且容易粘扣。同時對API圓螺紋來說,螺紋連接后在齒頂與齒底之間存在一條螺旋狀的泄漏通道,對API偏梯形螺紋來說,螺旋形泄漏通道不僅存在于齒頂與齒底之間,而且存在于齒側與齒側之間。而鉆井新技術的發(fā)展,如套管鉆井、水平井、多底分支井、大位移井、小井眼鉆井等,對整個管柱的要求越來越高,要求螺紋接頭具備良好的強度和密封性能。論文主要完成了以下工作:1、調研分析了特殊螺紋接頭的應用背景、特殊螺紋結構的基本特性、國內外特殊螺紋技術的發(fā)展過程。2、研究了特殊螺紋接頭的加工工藝性,制定了特殊螺紋接頭的加工工藝,編制了加工程序,研制了特殊螺紋接頭加工專用的刀具、量具,并對特殊螺紋接頭進行了技術特性評價。3、研制了特殊螺紋接頭,應用有限元分析方法和實物試驗對其安全可靠性進行了評價。主要應用有限元分析方法對設計的結構進行分析評價,計算了螺紋各參數(shù)的配合及過盈,螺紋接頭的上扣扭矩及上扣狀態(tài)下螺紋接頭的應力、應變分布規(guī)律,螺紋接頭在復合載荷下的應力、應變的分布規(guī)律。實物試驗主要參考ISO13679-2002《石油天然氣工業(yè)套管和油管接頭試驗方法》制定了特殊螺紋接頭的評價方法及程序,對試制的樣品進行了全尺寸評價試驗,樣品滿足各工況的技術指標。4、研究了特殊螺紋接頭的運行性,編制了《特殊螺紋接頭服務手冊》、《特殊螺紋接頭現(xiàn)場修復程序》,對后續(xù)產品的使用情況進行了現(xiàn)場跟蹤服務。
【學位單位】：南華大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TE931.2
【部分圖文】：

目前通用的、主打的特殊螺紋接頭結構如圖一，主要包括密封部分、扭矩部分和螺紋部分。特殊螺紋的結構分為三部分，如下圖所示，即螺紋部分、部分、扭矩臺肩部分。其結構見圖 1-1。由于研究方法和實驗手段的發(fā)展，是有限元技術的應用大大提高了對油套管螺紋接頭密封機理、強度機理和磨理的認識，因此，特殊螺紋接頭的螺紋齒形、密封及臺肩的參數(shù)設計出現(xiàn)了新趨勢。

體現(xiàn)面接觸設計思路的典型接頭如 NSCC 接頭、NEW VAM，其錐面—錐面密封結構寬度約為 7mm。典型的線接觸設計思路接頭如 FOX 為球面一曲面密封結構、NK 3SB 為球面一錐面密封結構，其高面壓接觸寬度約 lmm 左右�，F(xiàn)在此兩種密封設計思路仍并存。然而面接觸的設計思路出現(xiàn)了新的趨勢，即由小錐度、長密封面向大錐度、短密封面變化。因為采用小錐度、長錐面密封結構，經有限元分析，在擰接后，公扣管端會產生縮頸現(xiàn)象，導致兩錐面的實際接觸長度縮短或面壓降低，增大過盈量使縮頸現(xiàn)象更嚴重，接觸面壓和長度不會發(fā)生大的變化，而且，長密封面在大過盈下易粘扣損傷。圖 1-2 為密封結構及其接觸壓力分布示意圖，由圖可知，大錐度、短錐面密封結構具有較為合理的接觸長度和接觸壓力分布。

第 2 章 特殊螺紋接頭的加工工藝研究及技術特性評價特殊螺紋接頭相比 API 螺紋接頭增加了密封面結構和扭矩臺肩，加工程序編制、刀具量具的設計、檢驗方法都更為復雜，為保證特殊螺紋接頭質量，尤其是要保證螺紋加工和檢驗、螺紋表面處理、接箍擰接三個工序的質量，其中螺紋加工的合格率受多種因素的影響，對其原因進行分析，采取相應措施提高車絲合格率，對于制造廠降低成本具有重要意義。2.1 螺紋加工、檢驗及加工工藝評價2.1.1 加工設備、刀具和量具特殊螺紋接頭的加工采用數(shù)控機床，主要包括進口數(shù)控機床(圖 2-1)和國產數(shù)控機床(圖 2-2)。
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本文編號：2845924