特殊螺紋油套管接頭完整性評(píng)估計(jì)算分析

許志倩，王貝貝，閆怡飛，閆相禎2，蓋永革

(1.中國(guó)石油大學(xué)(華東) 機(jī)電工程學(xué)院，山東青島 266580；2.中國(guó)石油大學(xué)(華東) 儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院，山東青島 266580)

0 引言

由于井下工作環(huán)境和地層等因素的復(fù)雜多變，尤其是近年來(lái)超深井與高壓氣井不斷增多，傳統(tǒng)的API 油套管接頭已不能滿足油氣生產(chǎn)中諸多使用要求，因此，具有特殊螺紋結(jié)構(gòu)的非 API標(biāo)準(zhǔn)油套管柱得到了廣泛地應(yīng)用，針對(duì)特殊螺紋油套管接頭完整性的研究成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。

關(guān)于螺紋受力解析的研究，早在1948年，Sopwith[1]就建立了螺栓螺紋連接載荷分布求解模型，考慮了螺母徑向過(guò)盈對(duì)螺紋連接性能產(chǎn)生的影響，并首次提出了螺紋連接載荷非均勻分布特點(diǎn)的結(jié)論；后續(xù)Clinedinst[2]依靠解析法對(duì)圓螺紋的失效形式進(jìn)行了分析，并結(jié)合全尺寸試驗(yàn)推導(dǎo)出脫扣失效和斷裂失效的強(qiáng)度計(jì)算公式，但在分析計(jì)算中忽略了螺紋錐度；Pattillo[3]是首個(gè)通過(guò)有限元計(jì)算數(shù)據(jù)驗(yàn)證螺紋連接時(shí)接觸應(yīng)力計(jì)算推導(dǎo)公式正確性的學(xué)者。全世界已開(kāi)發(fā)了100多種具有專(zhuān)利技術(shù)的特殊接頭，其中德、美、日等國(guó)家的10余種產(chǎn)品使用較為普遍[4-6]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在對(duì)API油套管各項(xiàng)性能的研究基礎(chǔ)上[7-11]，分別對(duì)特殊螺紋石油管接頭的連接性能和密封性能開(kāi)展了多種方法的研究[12-19]。

目前，油套管接頭完整性評(píng)估存在兩個(gè)主要問(wèn)題：(1)現(xiàn)有力學(xué)行為研究多采用有限元軟件直接建模計(jì)算，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)特殊螺紋油套管接頭的力學(xué)解析計(jì)算模型；……