双台肩钻具螺纹接头的力学性能分析及测试

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1、第26卷第3期机械设计与研究Vo1．26No．32010年6月MachineDesignandResearchJun．，2010文章编号：1006—2343(2010)03-061-03双台肩钻具螺纹接头的力学性能分析及测试林元华，张林，罗增，李中全，卢强，周平(1．西南石油大学石油管工程重点实验室，成都610500，E—mail：yhlin28@163．COB；2．塔里木油田分公司，新疆库尔勒201900)摘要：随着深井／超深井、复杂结构井钻井增加，普通钻杆已无法满足大钻压、高泵压和大扭矩钻井的需要，

2、因此双台肩钻具凭借其优良的密封性能和抗扭性能得到油田的认可。但双台肩螺纹的设计、修扣制约着其使用性能，因此针对钻具螺纹接头轴对称特点以及所承受复合载荷的特点，应用接触力学理论建立了将三维问题退化为拟三维问题的有限元半解析法并编制有限元软件，可确定双台肩钻杆接头的公差及其紧扣扭矩。同时，对双台肩钻杆接头在紧扣扭矩的力学性能进行了应变测试，实验结果与软件分析结果一致，说明该理论模型是可靠的。关键词：双台肩钻杆接头；有限元；应变测试；接触力学中图分类号：TE929文献标识码：ATheMechanicalPro

3、pertyAnalysisandTestoftheSerewJointofDrillingToolwithDoubleShoulderLINYuan．hua，ZHANGLin，LUOZeng，LIZhong—quan，LUQiang，ZHOUPing(1．KeyLaboratoryforMechanicalandEnvironmentalBehaviorofTubularGoods，SouthwestPetroleumUniversity，ChengduSichuan610500，CHina；2．Tar

4、imoilfieldcompanyXinJiangKuala201900，China)Abstract：Withincreasingtheultra—deepandthecomplexwells，thecommonAPItooljointcouldnotsatisfythedrillingrequirementsofthelargeWOB，highpumppressureandlargetorque．Thedouble—shoulderedtooljointareusedmoreintheoilfiel

5、dbecauseit’Sexcellentsealingpropertyandtorsionalbehavior．Howeverdesigningandrepairingforthedoubleshouldertooljointrestrictitsusing．Inthispaper，accordingtothecharacteristicsofaxissymmetryandcombinedloadofthetooljoint，thesemi—analyticalmodelisestablished，b

6、ywhichthe3一DFEAmodelofthetooljointcanbechangedintothepseudo一3DmodelandtheFEAsoftwareisprogrammed．Thenthetoleranceandthemakeuptorquecouldbedefined．Meanwhile，thestraintestofthetooljointmakeuptorquehasprovedthevaldityofthemodleandthesoftware．doubleshouldert

7、ooljointtodeterminethemakeuptorque，theresultsoftheexperimentareconsistentwiththesoftwareanalysisresults，whichindicatesthatthetheoreticalmodelinthepaperisreliable．Keywords：doubleshouldertooljoint；finiteelementanalysis；straintest；contactmechanics在石油、天然气钻井过

8、程中，钻柱的工作情况非常恶劣，中的应用，钻具失效机理等一系列问题进行了研究J。但是受力情况十分复杂，钻柱联接接头是钻柱最薄弱的环节。尤在产品设计中如何确定其最佳尺寸公差，钻具接头在各种公其随着深井／超深井、复杂结构井钻井增加，普通钻杆螺纹接差范围内所受应力状况，国内外的学者并没有对此做过详细在大钻压、高泵压和大扭矩钻井中暴露出的不足越来越明的工作。下面重点对制约双台肩螺纹接头设计的关键技术进显。为此，一种非API标准的双台肩钻具接头应运而生