油管螺纹连接上扣状态受力分析.pdfVIP

维普资讯 2008年 ·第 3期 技术研究 中国材料科技与设备 (双月刊) 油管螺纹连接上扣状态受力分析 马永才 (胜利油 田胜机石油装备有 限公司 ，山东 东营 257067) 摘要：利用有 限元分析方法 ，以073×5．51API不加厚 圆螺纹油管接头为例 ，分析 了油管螺纹连接处在上扣状态受力分 布规律 ；根据分析结果 ，提 出改善接头受力状态，提高连接性能 的主要措施 。研 究结果不仅可以为生产厂家优化螺纹设计提 供依据 ，而且对指导油田正确选择和使用油管也具有一定的参考价值 。 关键词 ：API圆螺纹 ；油管接头 ；受力分析 ；有 限元分析 中图分类号 ：TE933+8 文献标识码 ：A 格模型。不计螺纹螺旋结构的非轴对称 因素，按轴对称考 0 前言 虑 ，选取 四边形平面轴对称单元 。把接头看作是一个有三个 轴对称结构体 (一个接箍和两根管子)相互作用的轴对称结 油管是油 田开发生产 中大量使用 的一种管材 ，采用 构 ，而且在轴 向具有一个对称面 (接箍 中间横截面)。本次分 1：16锥螺纹连接组成油管柱 。油管柱在油井 中的j二作情况 析采用点 面接触单元和面 面接触单元两种接触单元类 十分复杂和恶劣，一般要承受轴 向拉应力、压应力、扭矩 、弯 型。为了消除边界效应 的影响，力学模型中所取管子 的长度 矩以及内外压的联合作用 ，同时还要受到一定温度下的腐蚀 大约是管体端部到螺纹消失面距离的2倍 。上扣力矩靠过 介质的作用。油管在使用过程 中，粘扣 、泄漏 、滑脱掉井等时 盈量来实现 ，采用 ANSYS中接触 中特有 的过盈量配合技 有发生 。据统计 ，油管失效的80 发 生在螺纹连接处 ]。 术 ，加上合适的技术参数，从而达到正确分析螺纹在各种工 因此 ，螺纹接头是油管柱最薄弱 的环节 ，有关提高油管螺纹 况下的正确结果 。公接头扣牙号从管端开始为第一扣牙号， 性能的研 究也从没停止过 ]。但对油管螺纹连接处 的受 接箍扣牙号按与管端对应 的排序 。 力分布状态进行详尽分析 的文献 尚不多见 。油管螺纹连接 处在使用 中的受力分布状态直接决定了油管柱的连接性能 。 1．2 API圆螺纹上扣状态下扣牙受力分布 (点与 对该部位 的受力分布规律进行研究，不仅可 以为生产厂家优 面接触法) 化螺纹设计提供依据 ，而且对指导油 田正确选择和使用油管 采用点与面接触单元除获得扣牙 的应力外 ，还可 以得到 也具有一定 的参考价值 。 螺纹连接扣面法向接触力 。我们利用点与面接触单元法 ，对 本文利用有 限元分析方法 ，以073×5．51API不加厚 机紧 1扣和机紧 2扣的油管接头进行 了计算分析。 圆螺纹油管接头为例 ，分析 油管螺纹连接处在上扣状态受 1．2．1 机紧 1扣上扣力矩下螺纹连接受力情况 力分布规律 ；根据分