【摘要】：某區(qū)塊天然氣井井底壓力達(dá)到110MPa,溫度超過170℃,苛刻的井底工況給特殊扣的性能帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。按照ISO 13679規(guī)范對油管特殊扣評價(jià)已不能完全滿足油田選用特殊扣的需要,本論文探索了一種適應(yīng)于該地區(qū)的特殊扣評價(jià)選型方法。依據(jù)現(xiàn)場實(shí)際工況,通過開展上卸扣實(shí)驗(yàn)、復(fù)合載荷包絡(luò)線實(shí)驗(yàn)、極限載荷實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)和有限元相結(jié)合的評價(jià)方法,對A型和B型兩種特殊扣進(jìn)行了分析評價(jià)。通過實(shí)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),兩種特殊扣在上卸扣與復(fù)合載荷包絡(luò)線實(shí)驗(yàn)中均未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損壞與泄漏失效現(xiàn)象;A型特殊扣在壓縮條件下內(nèi)壓至失效實(shí)驗(yàn)中,未發(fā)生泄漏。在高內(nèi)壓條件下拉伸至失效實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)拉伸載荷增加至1382kN時(shí)管體A端外螺紋斷裂失效。說明管體A端外螺紋端是該種扣型的強(qiáng)度薄弱點(diǎn)。B型特殊扣內(nèi)壓至失效實(shí)驗(yàn)過程中,也未發(fā)生泄漏,而當(dāng)內(nèi)壓增大至127MPa時(shí),B型特殊扣A端管體爆破,壓縮失穩(wěn)失效。通過有限元分析可知,接頭應(yīng)力分布較為均勻,管體螺紋段、端面頂點(diǎn)附近局部發(fā)生屈服,適當(dāng)增加內(nèi)壓可以提高接頭密封性能;外螺紋的應(yīng)力水平高于大于接箍的應(yīng)力值,說明管子外螺紋和接箍相比,是容易失效的一方,與之前實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。研究發(fā)現(xiàn),兩種特殊扣具有良好的密封與完整性,能滿足A地區(qū)高壓氣井的正常生產(chǎn)要求,但其對極端復(fù)雜工況的適應(yīng)性仍然有待考驗(yàn)。研究認(rèn)識(shí)到,結(jié)合實(shí)驗(yàn)法與有限元法所建立的評價(jià)方案,可以有效地評價(jià)特殊扣,為油田特殊扣的選型提供了一種可供借鑒的方法。
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TE931
【圖文】：

幾何結(jié)構(gòu)誕生，就是為了克服 API 螺紋連接強(qiáng)度、密封性能等方面滿足更嚴(yán)苛的井下環(huán)境要求，因此其在結(jié)構(gòu)方面做出了較大矩臺(tái)肩結(jié)構(gòu)三部分構(gòu)成特殊扣[22]。PI 螺紋應(yīng)用時(shí)期，由于其結(jié)構(gòu)缺陷，不能承載較大的連接強(qiáng)扣等失效現(xiàn)象。而目前，各大特殊扣設(shè)計(jì)廠商在特殊扣設(shè)計(jì)就有效改善了螺紋牙連接強(qiáng)度低的問題，目前只有少數(shù)特殊連接強(qiáng)度，采用形狀異于偏梯形螺紋的結(jié)構(gòu)。與早期 API 偏的偏梯形螺紋在設(shè)計(jì)時(shí)在形狀方面做出了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，一般大為四十五度，而承載面角最小為負(fù)十五度，最大為三度，度范圍能有效增強(qiáng)偏梯形螺紋牙的整體性能，包括提升連接留了由于 API 偏梯形螺紋的基礎(chǔ)上，改變其部分形狀參數(shù)，，這對改善螺紋連接性能，提升抗粘扣性能有所幫助。特殊

d.柱面-柱面 e.錐面對錐面圖 2-2 主密封的結(jié)構(gòu)形式/金屬密封結(jié)構(gòu)的本質(zhì)就是，通過控制接觸面之間的接觸壓力來起，保證螺紋接頭的氣密性就必須使：密封面之間的接觸壓力>管論的確立 在最初并未考慮粗糙度因素，在光滑面上建立的結(jié)論不用中，螺紋接頭緊密配合后仍存在接觸間隙，所以為了盡量避免在設(shè)計(jì)密封結(jié)構(gòu)時(shí)，首先保證在受到載荷時(shí)，密封面的接觸壓力密封面上的接觸面積盡可能大，最后在實(shí)際加工時(shí)要提高精度，糙度[23]。我么可以發(fā)現(xiàn)，保持接觸壓力與接觸面積之間的微妙平的完整性，也考慮了結(jié)構(gòu)的密封性。油套管螺紋接頭施加軸向拉伸載荷時(shí)，具有錐面-錐面密封、球面密封結(jié)構(gòu)的螺紋接頭的接觸壓力會(huì)有所降低，密封性能有所下降密封、球面-柱面密封結(jié)構(gòu)的螺紋接頭來說，在受到同樣外力載荷應(yīng)力波動(dòng)較小，能維持其密封能力。通過分析研究，影響其密封密封過盈量，如何控制密封面過盈量，成為螺紋設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一

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本文編號(hào)：2714485