一种油井管特殊扣螺纹接头完整性快速量化评价方法技术

一种油井管特殊扣螺纹接头完整性快速量化评价方法，其特征在于，主要基于API6A标准创建特殊扣螺纹接头上扣/紧扣扭矩产生的预紧力理论模型，提出运用虚位移原理和螺纹止动台肩接触偏移量反演的特殊扣螺纹接头轴对称二维模型扭矩加载方法，采用ANSYS商业软件建立正常工况及单齿咀合的恶劣工况下特殊扣螺纹接头轴对称二维力学模型，基于应力幅值系数法模拟计算交变载荷作用下正常工况及单齿咀合的恶劣工况下螺纹接头热点峰值等效应力、应力幅值系数SAF和主密封面密封能倍数，利用正常工况和恶劣工况SAF对比的方法快速量化评价螺纹接头抗疲劳性能，利用主密封面的密封能倍数快速量化评价螺纹接头的密封性能。本发明专利技术适用于石油与天然气钻采工程技术领域。石油与天然气钻采工程技术领域。石油与天然气钻采工程技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种油井管特殊扣螺纹接头完整性快速量化评价方法
[0001]本专利技术涉及一种石油与天然气钻采工程
，具体涉及一种油气井特殊扣螺纹接头完整性快速量化评价方法。

技术介绍

[0002]油井管气密封特殊螺纹连接具有优良的结构和密封完整性，广泛应用于深层及超深层高温高压气井。目前，国内外石油公司检验其密封性能是否优越的主要依据是国际标准ISO 13679(即API RP 5C5)石油天然气工业用油套管螺纹连接试验评价程序，该方法的主要特点及优势就是采用了全尺寸实物试验对模拟工况下油井管螺纹接头进行密封性能评价，得到的评价结果真是可靠，但是采用全尺寸油井管试验评价方法不仅成本昂贵，而且时间周期长，而且很难评价交变载荷作用下螺纹接头的抗疲劳性能。为此，国内外诸多学者开展了基于ISO13679试验评价程序的螺纹密封性仿真分析，认为仿真评价可极大地节约时间成本与经济成本，能在一定程度上代替特殊扣的实物试验评价。
[0003]总所周知，采用有限元方法模拟螺纹接头密封性能的关键就是如何科学合理施加扭矩。为解决扭矩加载问题，学者们采用ABAQUS及ANSYS等商业建立本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种油井管特殊扣螺纹接头完整性快速量化评价方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一：基于API 6A标准创建特殊扣螺纹接头上扣/紧扣扭矩产生的预紧力理论模型f0(M
i
,F
Mi
)，f0(M
i
,F
Mi
)＝2M
i
[πd
m
‑
fPsec(α)]/{d
m
[P+πfd
m
sec(α)]+Kf
s
D
s
[πd
m
‑
fPsec(α)]}；步骤二：根据设计的特殊扣螺纹接头紧扣扭矩范围，采用预紧力理论模型f0(M,F)计算得到不同紧扣扭矩Mi下螺纹接头产生的理论预紧力F
Mi
(i>10)；步骤三：不考虑振动、冲击、惯性等动载荷，利用ANSYS商业软件建立了正常工况和单齿咀合的恶劣工况下油井管特殊扣螺纹接头轴对称二维力学模型，并在油井管螺纹接头根部、变截面、两端本体处设置热点，定义两端本体上的热点为参考热点；步骤四：运用虚位移原理给轴对称二维力学模型中螺纹止动台肩11施加不同接触偏移量，采用ANSYS软件模拟反演得到不同接触偏移量下油井管特殊扣螺纹接头产生的轴向力F
Si
，获取F
Si
＝F
Mi
时对应的止动台肩11接触偏移量Si；步骤五：拟合得到止动台肩11处接触偏移量S
i
与预紧力F
Mi
的函数关系，即f1(F
Mi
,S
i
)；步骤六：基于函数关系f1(F
Mi
,S
i
)建立止动台肩11处接触偏移量与特殊扣螺纹接头紧扣扭矩之间的函数关系f2(M
i
,S
i
)；步骤七：基于函数关系f2(M
i
,S
i
)和预紧力理论模型f0(M
i
,F
Mi
)可得到特殊扣螺纹接头在任何紧扣扭矩Mi下产生的名义轴向预紧力及对应止动台肩处所需的最小螺纹接触偏移量S
i
；步骤八：确定油井管特殊扣螺纹接头的额定抗拉强度T
R
及紧扣扭矩M
R
，并利用函数关系f0(M
i
,F
Mi
)、f1(F
Mi
,S
i
)和f2(M
i
,S
i
)计算名义轴向预紧力F
N
及对应的最小螺纹接触偏移量Si；步骤九：给正常工况和恶劣工况下特殊扣螺纹接头施加轴向载荷与预紧力组合成的交变载荷：第一个载荷步L
S1
：施加紧扣扭矩M
R
产生的名义轴向预紧力F
N
；第二个载荷步L
S2
：施加紧扣扭矩M
R
生的名义轴向预紧力F
N
和0.2T
R
附加轴向拉力或压力；第三个载荷步L
S3
：施加紧扣扭矩M
R
产生的名义轴向预紧力F
N
和0.4T
R
附加轴向拉力或压力；第四个载荷步L
S4
：施加紧扣扭矩M
R
产生的名义轴向...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓宽海，周云丰，林元华，王建东，秦昊，周念涛，姚明远，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：