圓螺紋油管上扣扭矩計(jì)算方法

宋利濱，馬 源，吳澤敏

(大連理工大學(xué)，遼寧大連 116024)

0 引言

螺紋連接接頭是油氣井的基本結(jié)構(gòu)單元。目前油氣井中油(套)管的連接螺紋均為API SPEC 5B［1］中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)圓螺紋。螺紋是油氣井的薄弱環(huán)節(jié)，也是最容易失效的部位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有80%的失效發(fā)生在套管和管箍的螺紋連接處［2］。上扣扭矩是影響螺紋連接質(zhì)量的主要影響因素之一，上扣扭矩過(guò)小容易發(fā)生脫扣和泄漏;過(guò)大又會(huì)發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象，因此，只有將上扣扭矩控制在合適的范圍內(nèi)才能有效地防止失效的發(fā)生。

目前，關(guān)于上扣扭矩計(jì)算方法的研究并不多，王治國(guó)等［3］根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)API BUL 5C3對(duì)上扣扭矩的計(jì)算進(jìn)行了說(shuō)明，但沒(méi)有給出具體的計(jì)算公式。鄒家祥等［4－5］根據(jù)由過(guò)盈產(chǎn)生的接觸壓力推導(dǎo)出了上扣扭矩計(jì)算公式，但其計(jì)算模型將螺紋牙型假定為三角形，與實(shí)際螺紋牙型不符。陳守俊等［6］提出了一種新的上扣扭矩計(jì)算模型，在彈性力學(xué)的基礎(chǔ)上，結(jié)合厚壁圓筒理論，根據(jù)螺紋牙的幾何尺寸，建立相應(yīng)數(shù)學(xué)模型，并計(jì)算出每個(gè)螺紋牙表面的摩擦扭矩，從而得到油管上扣使所需上扣扭矩的計(jì)算公式;但其計(jì)算模型也將螺紋牙型假定為三角形，同時(shí)假定螺紋牙兩側(cè)齒面長(zhǎng)度相等，因而無(wú)法得到螺紋真實(shí)連接情況下的上扣扭矩，并且其計(jì)算公式較為繁瑣。

1 上扣控制方法討論

上扣控制的關(guān)鍵問(wèn)題是如何控制配合螺紋的過(guò)盈量使之產(chǎn)生合適的接觸壓力。最初人們認(rèn)為接觸壓力僅與過(guò)盈圈數(shù)有關(guān)，故……