本文關(guān)鍵詞：超高抗扭鉆桿接頭螺紋研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著超深井、定向井、大位移井等先進的鉆井技術(shù)得到廣泛應(yīng)用,使得鉆井作業(yè)中的扭矩載荷顯著增大,導(dǎo)致因扭矩過大而出現(xiàn)鉆柱失效的事故越來越多。對國內(nèi)油氣田進行的調(diào)查統(tǒng)計表明,每年發(fā)生數(shù)百次因鉆柱接頭抗扭不足而導(dǎo)致的失效事故,傳統(tǒng)鉆桿接頭螺紋結(jié)構(gòu)難以滿足上述井況高抗扭的使用性能要求。因此研究抗扭性能較強的鉆桿接頭螺紋具有重要意義。本文基于以上情況,主要開展了以下幾個方面的工作：(1)針對因螺紋結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、微小面多,現(xiàn)有建模方法不能準(zhǔn)確表征接頭螺紋變形協(xié)調(diào)關(guān)系的現(xiàn)狀,建立了帶螺紋升角的接頭螺紋有限元計算模型,并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)驗證了所建模型計算結(jié)果的準(zhǔn)確性,該模型可用于分析拉壓彎扭及多種載荷復(fù)合情況下的力學(xué)性能。(2)針對鉆桿接頭螺紋因扭矩過大而導(dǎo)致失效的情況,提出一種超高抗扭鉆桿接頭螺紋結(jié)構(gòu)。通過正交優(yōu)化,對超高抗扭鉆桿接頭螺紋關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)：錐度、螺距、牙高、牙型角、主臺肩傾角和副臺肩傾角進行優(yōu)化,分析得到超高抗扭鉆桿接頭螺紋各關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)的較優(yōu)組合方案為：錐度1：20、螺距3.5牙/inch、牙高3.595mm、牙型角20°、主臺肩傾角60。、副臺肩傾角80。,各參數(shù)對抗扭性能影響的主次順序依次為：牙型角、牙高、錐度、螺距、主臺肩傾角、副臺肩傾角。并進一步分析該超高抗扭鉆桿接頭螺紋副臺肩處間隙量大小對其力學(xué)性能的影響,通過對比分析提出其推薦范圍為0.05～O.1mm。(3)通過計算超高抗扭鉆桿接頭螺紋在扭矩載荷、拉伸載荷、彎曲載荷及壓縮載荷作用下的應(yīng)力場分布情況,對比分析超高抗扭鉆桿接頭螺紋與API結(jié)構(gòu)和雙臺肩結(jié)構(gòu)的抗扭性能、抗拉性能、抗彎性能及抗壓性能。計算結(jié)果表明：該超高抗扭鉆桿接頭螺紋抗扭性能較API結(jié)構(gòu)提高約50%,較雙臺肩結(jié)構(gòu)提高約25%。(4)通過對超高抗扭鉆桿接頭螺紋承載能力進行計算,得到多種復(fù)合載荷情況下超高抗扭鉆桿接頭螺紋的承載極限,為合理使用提供參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：鉆桿接頭螺紋 抗扭性能 正交優(yōu)化 承載極限
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TE921.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-22
• 1.1 課題背景8-9
• 1.2 減少鉆桿接頭螺紋抗扭失效的措施9-10
• 1.3 作用在鉆柱上的基本載荷10-11
• 1.4 鉆柱螺紋失效形式11-16
• 1.4.1 疲勞破壞11-12
• 1.4.2 滑脫失效12
• 1.4.3 螺紋扣失效12-15
• 1.4.4 密封失效15
• 1.4.5 過載斷裂15
• 1.4.6 屈曲變形15-16
• 1.5 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-20
• 1.5.1 國外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀17-20
• 1.6 主要研究內(nèi)容20-22
• 第2章 三維鉆桿接頭螺紋有限元模型22-29
• 2.1 有限元法的發(fā)展、現(xiàn)狀22-25
• 2.1.1 有限元法的早期工作22-23
• 2.1.2 有限單元法的發(fā)展歷程23-25
• 2.2 鉆桿接頭螺紋有限元模型25-28
• 2.2.1 接頭螺紋的單元模型25-26
• 2.2.2 邊界條件26
• 2.2.3 材料性能26-28
• 2.2.4 三維螺紋計算模型驗證28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第3章 超高抗扭結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化29-47
• 3.1 超高抗扭鉆桿接頭螺紋結(jié)構(gòu)29-34
• 3.1.1 結(jié)構(gòu)特點29-33
• 3.1.2 該結(jié)構(gòu)有益效果33-34
• 3.2 螺紋結(jié)構(gòu)參數(shù)正交優(yōu)化34-43
• 3.2.1 正交試驗設(shè)計35-43
• 3.3 副臺肩間隙量影響分析43-46
• 3.4 本章小節(jié)46-47
• 第4章 超高抗扭結(jié)構(gòu)力學(xué)行為分析47-67
• 4.1 承載性能對比48-66
• 4.1.1 扭矩載荷作用下鉆桿接頭螺紋力學(xué)性能分析49-53
• 4.1.2 拉伸載荷作用下接頭螺紋力學(xué)特性53-57
• 4.1.3 彎曲載荷作用下接頭螺紋力學(xué)特性57-61
• 4.1.4 壓縮載荷作用下接頭螺紋力學(xué)特性分析61-66
• 4.2 本章小節(jié)66-67
• 第5章 超高抗扭結(jié)構(gòu)承載性能計算67-72
• 5.1 案例分析67-69
• 5.1.1 載荷工況分析67
• 5.1.2 計算結(jié)果67-69
• 5.2 復(fù)合載荷作用下接頭螺紋極限承載計算69-71
• 5.2.1 壓縮載荷和扭矩載荷復(fù)合69-70
• 5.2.2 彎曲載荷和扭矩載荷復(fù)合70-71
• 5.2.3 壓縮載荷、彎矩載荷和扭矩載荷復(fù)合71
• 5.3 本章小節(jié)71-72
• 第6章 結(jié)論與展望72-74
• 6.1 結(jié)論72-73
• 6.2 創(chuàng)新點73
• 6.3 展望73-74
• 致謝74-75
• 參考文獻75-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果79

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  本文關(guān)鍵詞：超高抗扭鉆桿接頭螺紋研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：270892