油套管特殊螺紋密封性能數(shù)值仿真研究

張 穎，練章華2，周 謐,林鐵軍2，羅偉強

(1.四川輕化工大學(xué) 機械工程學(xué)院，四川自貢 643000；2.西南石油大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，成都 610500)

0 引言

隨著天然氣勘探開發(fā)的不斷深入和井下工作環(huán)境的日趨復(fù)雜，具有較高氣密封性的特殊螺紋接頭在氣井開采中的應(yīng)用日益廣泛。特殊螺紋采用金屬對金屬接觸密封形式，通過密封面之間的過盈接觸提供較大的密封接觸壓力，以保證氣密封性能。特殊螺紋金屬對金屬密封的密封面結(jié)構(gòu)類型甚多，很多在實踐中性能欠佳，逐步退出市場。經(jīng)過理論研究和現(xiàn)場密封失效的調(diào)研[1-7]，認為氣井用油套管特殊螺紋扣金屬對金屬密封面主要有兩種結(jié)構(gòu)形式：錐面對錐面密封和球面對錐面密封。目前，國內(nèi)外針對特殊螺紋密封性能的評價手段主要采用有限元法和試驗評價研究的方法[8-13]。許志倩等[14-15]選用錐面對錐面主密封結(jié)構(gòu)型式加工試件，開展了特殊螺紋密封面結(jié)構(gòu)的氣密性試驗，測試了密封預(yù)緊力、密封面的表面粗糙度、密封面接觸寬度等對氣密封性能的影響。張瑞萍等[16]針對油管柱在壓裂工況條件下，分析了軸向動載對特殊螺紋接頭聯(lián)接強度和密封性能的影響。Bradley等[17-18]詳細介紹了高溫高壓酸性氣井中，特殊螺紋扣氣密封的設(shè)計和檢測方法，并指出螺紋接頭密封結(jié)構(gòu)設(shè)計必須考慮密封面的耐磨性以及接觸壓力的分布必須滿足密封要求。

總體上，我國在油套管特殊螺紋密封設(shè)計、制造、產(chǎn)品信譽、創(chuàng)新專利以及相關(guān)基礎(chǔ)理論研究等方面，與國外相比還存在一定差距。……