叢式井多級(jí)壓裂過程中管柱接頭受到溫度、壓力等復(fù)雜交變載荷作用,管柱接頭失效嚴(yán)重,影響油氣田的正常開采。為緩解管柱接頭失效,本文對(duì)交變載荷下壓裂管柱接頭的密封性能與疲勞壽命進(jìn)行研究。利用ANSYS有限元軟件APDL參數(shù)化語言建立三種密封結(jié)構(gòu)（錐面-錐面、錐面-球面、柱面-球面）特殊螺紋模型,首先對(duì)三種接頭進(jìn)行了上扣模擬分析,然后將由溫度、壓力、管內(nèi)流體作用引起的作用力簡(jiǎn)化為軸向載荷,分析了拉-拉、拉-壓交變循環(huán)載荷下三種接頭在整個(gè)循環(huán)階段的密封性能。最后基于nCode DesignLife高級(jí)疲勞分析軟件,以Miner損傷準(zhǔn)則、局部應(yīng)力應(yīng)變法為理論基礎(chǔ),對(duì)特殊螺紋疲勞壽命進(jìn)行分析。結(jié)果表明,上扣后三種密封結(jié)構(gòu)特殊螺紋承載面應(yīng)力大于導(dǎo)向面應(yīng)力,錐面-錐面結(jié)構(gòu)接觸長(zhǎng)度最長(zhǎng)但平均接觸壓力最小。拉-拉循環(huán)載荷時(shí),拉伸階段,錐面-球面結(jié)構(gòu)特殊螺紋接觸壓力下降最為嚴(yán)重,錐面-錐面接觸長(zhǎng)度下降最多,最大接觸壓力在前6周期波動(dòng)較大,卸載階段,三種接頭密封面接觸長(zhǎng)度恢復(fù),最大接觸壓力隨循環(huán)周期增加呈階梯式下降。拉-壓循環(huán)載荷時(shí),當(dāng)拉伸載荷轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s載荷,密封面接觸壓力和接觸長(zhǎng)度均增加,并且第一周期拉伸階段... 

【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

特殊

特殊螺

8體也會(huì)通過這些微小縫隙泄漏，所以絕對(duì)的密封是不存在的，我們只需保證流體的泄漏量在一定范圍之內(nèi)。另外，適當(dāng)增大密封面接觸長(zhǎng)度，對(duì)流體的泄漏也有抑制作用。特殊螺紋密封結(jié)構(gòu)如圖2-2所示，（a）錐面-錐面（b）錐面-球面（c）柱面-球面圖2-2特殊螺紋密封結(jié)構(gòu)分類臺(tái)肩一方面可以防止上扣扭矩過大對(duì)螺紋的損害，另一方面在螺紋承受壓縮載荷時(shí)，也起到了抵抗壓縮的能力，當(dāng)接箍與管體臺(tái)肩相互對(duì)頂時(shí)，也有輔助密封作用。常見的臺(tái)肩類型有負(fù)角度臺(tái)肩、直角臺(tái)肩、圓弧臺(tái)肩3種。特殊螺紋臺(tái)肩結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。（a）負(fù)角度臺(tái)肩（b）圓弧臺(tái)肩（c）直角臺(tái)肩圖2-3特殊螺紋臺(tái)肩分類雖然特殊螺紋在分類上較為繁雜，但是不同結(jié)構(gòu)特殊螺紋承載能力、密封性能差異很大，表2-1統(tǒng)計(jì)了主流特殊螺紋扣型結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)使用最多的普遍采用正導(dǎo)向面+負(fù)承載面或正承載面、錐面-錐面密封結(jié)構(gòu)，并且不同螺紋結(jié)構(gòu)均達(dá)到相關(guān)試驗(yàn)性能指標(biāo)，表2-1為后續(xù)章節(jié)特殊螺紋建模提供參考價(jià)值。表2-1常見特殊螺紋參數(shù)項(xiàng)目代表扣型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)性能指標(biāo)承載面密封臺(tái)肩CALⅣ瓦姆VAMTOP-3°錐面-錐面-15°CALⅣ特納TNBLUE3°球面-錐面-8°CALⅣ3SB0°球面-錐面90°VME85%JFEBEAR-5°球面-錐面-15°CALⅣ天鋼TPCQ3°錐面-錐面-15°CALⅣTPG2-4°錐面-錐面-15°CALⅣ寶鋼BGC3°球面-柱面-15°VME85%BGT2-5°錐面-錐面-15°CALⅣ衡鋼HSM2-3°錐面-錐面-15°CALⅣ注：性能指標(biāo)表示不同規(guī)格螺紋接頭通過ISO13679試驗(yàn)級(jí)別。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3281445