窦益华，马　亮，李明飞，于　洋

(西安石油大学 机械工程学院，西安 710065)*



过扭与欠扭工况下特殊螺纹油管接头三维有限元分析

窦益华，马亮，李明飞，于洋

(西安石油大学 机械工程学院，西安 710065)*

摘要：考虑螺旋升角，采用弹塑性接触有限元法，应用ABAQUS有限元分析软件建立某特殊螺纹油管接头三维有限元模型；考虑欠扭矩、最小扭矩、最佳扭矩、最大扭矩、过扭矩5种不同上扣扭矩，分析了特殊螺纹油管接头的接触应力及Von Mises应力。结果表明：欠扭矩上扣后，密封面接触应力大于管体抗内压强度，能够实现密封，但台肩的辅助密封丧失；过扭矩上扣后，台肩和密封面处的接触应力均大于管体抗内压强度，能够实现密封；过、欠扭矩上扣后，分别承受轴向拉伸、压缩载荷与内压作用时，密封面接触应力都大于管体抗内压强度，但台肩的辅助密封都已经丧失；当扭矩从最小扭矩逐渐增大时，密封面接触应力随着台肩接触应力的增大而逐渐减小。

关键词：特殊螺纹油管接头；上扣扭矩；有限元分析；密封；接触应力

油井管通过螺纹连接形成数千米的一套密封管柱。据API失效调查显示，套管柱失效86%、油管柱失效55%都发生在螺纹连接处。由此可见，螺纹连接部位是整套管柱最薄弱的环节。油管下井过程中最重要的工序就是螺纹上扣连接。规范的上扣连接才能保证接头良好的密封性和连接强度。API标准螺纹用扭矩-位置法来保障螺纹的正确连接，即用合适的扭矩将油管上到接箍规定位置才符合螺纹连接要求[1-3]。……