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螺纹黏结对圆螺纹套管连接强度的影响

2021-11-30高连新

钢管 2021年4期
关键词:有限元模型

李 兵,高连新

(华东理工大学机械与动力工程学院,上海 200237)

螺纹黏结是圆螺纹套管常见的失效形式,经常会造成接头密封性能下降、连接强度降低,甚至脱扣掉井。目前,国内外大多数厂家还没有完全解决圆螺纹套管的螺纹黏结问题,每年油田因套管螺纹黏结失效造成的损失十分巨大。正因如此,螺纹黏结问题一直是科研工作者研究的热点[1-3]。

根据ISO 13679—2019《石油天然气工业 套管及油管螺纹连接试验程序》的定义,螺纹黏结是“金属材料接触表面在螺纹滑动或旋转过程中,发生冷焊而产生的撕裂现象”。因此,螺纹黏结是由螺纹局部高接触应力作用下金属表面相对滑动造成的,通常归咎于两接触表面有没有足够的润滑。ISO 13679—2019将螺纹黏结分为3个等级,即:①螺纹轻度黏结(light galling),可以用砂纸修复的螺纹黏结;②螺纹中度黏结(moderate galling),可以用锉刀和砂纸修复的螺纹黏结;③螺纹严重黏结(severe galling),用锉刀和砂纸不能修复的螺纹黏结。

上述分类方法以可否修复作为判定螺纹黏结的依据,具有较强的可操作性,但这种分类方法也存在两点不足:①螺纹可否修复受判定人的主观影响很大,缺少量化标准;②修复后的螺纹会不会影响其连接强度、密封性能,ISO 13679—2019并没有给出对应关系。

因螺纹黏结引发的套管掉井事故屡见不鲜[4],说明螺纹黏结对连接强度有明显影响。目前,研究者从螺纹加工质量、现场操作等方面开展了大量工作[5-19],但鉴于螺纹黏结的影响因素多,螺纹黏结问题并没有完全解决。……

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