张 颖 高安琪 杨 坤 位泽坤

(四川轻化工大学机械工程学院 四川自贡 643000)

随着石油天然气勘探技术提升，油气开发不断向深部地层发展，油管面临高温、高压等恶劣工况，气井螺纹密封失效问题频发，井筒完整性遭到破坏风险。为此，研究人员对特殊螺纹密封失效问题进行了深入研究。张颖、杨龙等人[1-2]建立特殊螺纹接头在动载作用中接触应力的力学模型，分析了密封面表面摩擦因数对特殊螺纹密封性能的影响。赵华东[3]通过有限元软件分析动载作用下特殊螺纹密封性能，发现上扣时靠近扭矩台肩部位的密封面所受的Mises等效应力较大，且会因密封轴向应力分布不均产生泄漏路径，影响密封性能。徐凯、唐家睿等[4-5]通过全尺寸疲劳试验，对特殊螺纹油管连接的疲劳失效模式进行识别，发现大滑移情况下接触面中部会发生微动疲劳失效。曹银萍等[6]通过考虑钻杆接头-套管、磨鞋-套管的非线性接触，探究钻柱涡动对套管密封面造成的冲击和磨损，揭示了钻柱转速对套管磨损的影响规律。张佳浩[7]采用分形理论建立模型，分析了不同分形维数和内压等载荷对接头密封性能的影响。然而以往油管连接数值模拟都是在光滑平面的基础上展开的，不能真实反映油管连接时载荷接触状况。此外，对于油管特殊螺纹密封面接头力学研究也较少。

本文作者基于蒙特卡洛数学原理建立了油管微观尺度下密封面接触模型，分析表面粗糙度、接头母扣球面半径、内压载荷对油管密封面性能的影响，研究结果可为特殊螺纹密封结构优化设计提供思路借鉴。……