HST特殊螺紋油套管力學與密封性能有限元分析

王 領, 袁 浩, 張文星, 王瑩瑩, 林澤慶, 楊紅飛

(1.中海油能源發(fā)展裝備技術有限公司加工制造分公司, 天津 300452;2. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術公司, 天津 300452;3. 中國石油大學(北京) 安全與海洋工程學院, 北京 102249)

0 引 言

在油田開發(fā)過程中，石油油套管是一種重要的鉆采器材[1]。隨著油氣鉆采作業(yè)向更深、更高壓力和溫度、更苛刻井況條件的方向發(fā)展以及石油鉆采工藝技術自身的進步，油套管常用的API 圓螺紋、偏梯形螺紋接頭已難以滿足油氣田勘探開發(fā)的要求[2]。因此，各油套管生產(chǎn)廠商相繼研發(fā)連接強度高、氣密封性能優(yōu)異的特殊螺紋油套管。不同的油氣片區(qū)有不同的油套管接頭要求，在不考慮材質(zhì)與鋼級前提下，表1列舉不同接頭要求下常見油氣井特殊井況的解決方案。

表1 常見油氣井井況與接頭解決方案

針對油套管接頭，許多學者進行了研究。李淑濤等[3]和劉源等[4]針對大斜度井和水平井，研究一種高抗扭矩套管螺紋來完成套管下入工作。蔄靖宇等[5]研究API圓螺紋套管接頭在上扣擰緊時，擰緊圈數(shù)和密封面初始間隙對密封面上擠壓力、螺紋軸向力和軸向累計彈性變形量的影響規(guī)律。張穎等[6]建立等錐面和非等錐面密封結(jié)構模型，研究發(fā)現(xiàn)，非等錐面密封結(jié)構可有效改善特殊螺紋密封面上接觸不協(xié)調(diào)現(xiàn)象。王建東等[7]開展A系包絡線載荷試驗并基于試驗進行有限元模擬。張穎[8]通過試驗探究油套管材料的蠕變行為，建立特殊螺紋主密封面接觸應力的力學模型和數(shù)學模型。……