套管稳定性与螺纹连接强度的计算分析与实验研究

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随着超深井、含气油井、热采井等的发展,石油开采条件日趋恶劣,符合API标准的普通套管并不能完全满足石油生产的需要,研究机构和生产厂家纷纷开展了套管性能的研发。套管的整体性能研究包括三大类问题:一、是套管抗挤毁问题,即如何提高套管抗挤毁能力;二、是连接强度问题,即如何提高套管接头的承载能力;三、是接头密封性能问题,即如何提高密封的可靠性。其中套管的抗挤毁性能是套管的核心性能,这对于维持套管稳定性至关重要。螺纹连接强度也是套管的一项重要性能,而且套管螺纹接头也是是整个套管柱中最薄弱的环节。本文将对套管抗挤毁性能和套管螺纹连接强度进行深入研究。
　　首先,本文分析了套管挤毁实验的实验模型以及影响套管抗挤毁强度的主要因素,建立了模拟套管被剂毁的有限元模型。并对力学模型和模型参数进行了详细说明。以型号为以P110Φ177.8×9.19套管作为研究对象,详细说明套管被剂毁的仿真计算过程,得到套管在挤毁过程中的载荷位移曲线,由此确定本型号套管的抗挤毁压力。比较仿真计算结果和实验结果,可以看到仿真计算结果与实验结果非常的吻合。验证了提出的有限元模型计算的准确性和可行性。
　　然后,在研究得出的有限元模型基础上,编写APDL命令流,对ANSYS进行二次开发分析钢管的抗挤毁性能。运用Delphi语言开发基于ANSYS仿真计算系统,实现界面友好、操作方便、计算准确;实现对ANSYS的封装调用,参数的交互输入,抗挤毁压力、云图以及动画后处理结果直接查看;结合实际算例,验证了程序的可行性。
　　另外,本文以P110Φ139.7×7.72API接箍套管作为研究对象,应用ABAQUS有限元软件对套管螺纹的连接强度进行分析。本文基于一定的模型假设,建立了螺纹联接的二维轴对称有限元模型。依据此有限元模型,运用ABAQUS有限元程序仿真计算了螺纹接头在5000m深海作业时的力学性能,并由此验证了本模型的准确性和可行性。最后进一步研究了偏梯形螺纹的滑脱机理,由此提出提高螺纹接头抗滑脱性能的优化方案。

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作者
曹鹏;
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作者单位

华中科技大学;

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授予单位华中科技大学;
学科固体力学
授予学位硕士
导师姓名何玉明;
年度 2013
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TE931.2;
关键词
石油开采; 套管; 螺纹; 抗挤毁性能; 二次开发; 连接强度;

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