隨著油氣井鉆探難度和深度的增加,鉆桿接頭所需的抗扭強(qiáng)度、疲勞壽命和傳遞水力效率要求越來越高。通過增加接頭內(nèi)徑提高水力效率,通過減小錐度提高抗扭強(qiáng)度,通過加大磨損余量增加使用壽命,優(yōu)化了新型V-50R螺紋牙型結(jié)構(gòu),并設(shè)計(jì)了一種新型雙臺(tái)肩鉆桿接頭。結(jié)果表明:在復(fù)合載荷作用下,相較于NC50接頭和GPDS 50接頭,所設(shè)計(jì)的新型雙臺(tái)肩接頭最大von Mises應(yīng)力分別減小16.26%和19.04%,減緩應(yīng)力集中效果更佳;抗扭強(qiáng)度分別增加76.4%和27.7%,抗扭強(qiáng)度更高;水眼直徑分別增加11.67%和21.73%,水力效率更大。優(yōu)化設(shè)計(jì)的雙臺(tái)肩鉆桿接頭可應(yīng)用于深井超深井鉆具中,也可為鉆桿接頭及相關(guān)油井管接頭改進(jìn)設(shè)計(jì)提供參考。 

【文章來源】：中國科技論文. 2020,15(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

外螺紋長度與抗扭強(qiáng)度的關(guān)系

為使接頭的有限元分析結(jié)果更為準(zhǔn)確,所劃分的網(wǎng)格應(yīng)盡量滿足小尺寸、多數(shù)量。采用分塊網(wǎng)格劃分的方式將NC50接頭、GPDS 50接頭和新型雙臺(tái)肩接頭分別劃分為16 633、16 394和16 305個(gè)單元。單元類型選取二次Tet單元,可使鉆桿接頭在較大變形和臺(tái)肩面接觸分析時(shí)精確度更高。網(wǎng)格劃分后,3種接頭有限元網(wǎng)格模型分別如圖2所示,其彈性模量設(shè)為2.06×105MPa,泊松比為0.29,屈服強(qiáng)度為931 MPa,螺紋嚙合面和臺(tái)肩配合面摩擦系數(shù)取值為0.08,外接頭端面進(jìn)行軸向固定約束[17-18]。3 復(fù)合載荷下3種接頭應(yīng)力特征對比

根據(jù)上扣扭矩計(jì)算公式[12]得出GPDS50接頭上扣扭矩為65.5 kN·m,新型雙臺(tái)肩接頭上扣扭矩為86.09 kN·m,API標(biāo)準(zhǔn)NC50接頭的上扣扭矩為51.57 kN·m。首先對3種接頭施加對應(yīng)的上扣扭矩,再分別提供1 000 kN的軸向拉伸載荷,實(shí)現(xiàn)鉆桿接頭在復(fù)雜載荷作用下的應(yīng)力特征分析。其中,由于作用在3種接頭的內(nèi)接頭端面橫截面積不同,導(dǎo)致軸向拉伸載荷作用產(chǎn)生的壓強(qiáng)也有所差異,換算后NC50接頭、GPDS 50接頭、新型雙臺(tái)肩接頭壓強(qiáng)分別為59.24、56.56、51.27 MPa。復(fù)合載荷下3種接頭的von Mises應(yīng)力分布如圖3所示。3.1 各螺紋齒根von Mises應(yīng)力峰值及其應(yīng)力集中系數(shù)對比


本文編號(hào)：3404609