API N80油管接箍的应力分析与密封性研究

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1、中图分类号：X937单位代码：11414学号：2013214104题目APIN80油管接箍的应力分析与密封性研究学科专业安全科学与工程研究方向油气生产装备失效分析与完整性管理硕士生马辛逸管理指导教师段庆全副教授入学时间：2013年9月论文完成时间：2016年5月硕士学位论文独创性声明郑重声明：本硕士学位论文是作者个人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人和集体已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得中国石油大学或者其它单位的学位或证书所使用过的材料。对本研究做出贡献的个人和集体，均已在论文中做了明确的说

2、明并表示了谢意。作者和导师完全意识到本声明产生的法律后果并承担相应责任。作者签名：日期：2016.06导师签名：日期：2016.06硕士学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解中国石油大学（北京）学位论文版权使用的有关规定，使用方式包括但不限于：学校有权保留并向有关部门和机构送交学位论文的复印件和电子版；允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文；可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。本学位论文属于保密范围，保密期限0年，解密后适用本授权书。本学位论文作者如需公

3、开出版学位论文的部分或全部内容，必须征得导师书面同意，且须以中国石油大学（北京）为第一署名单位。作者签名：日期：2016.06导师签名：日期：2016.06-I-摘要摘要油管在采油过程中有着十分重要的作用，而油管与接箍的螺纹正是保证油管正常工作的关键枢纽。在实际开采过程中可能遇到诸多不确定因素导致油管发生事故，经调查有80%的事故发生在油管与接箍的连接处。粘扣、脱扣、腐蚀等螺纹事故在生产过程中频频出现，其中螺纹腐蚀是导致油管脱扣、采油量减少的主要原因，为保证采油效率，提高油管与接箍的使用寿命，减少修井次数与修井时长，新型防腐蚀接箍的应用势在必行。根据弹塑性力学中厚壁

4、圆筒理论，结合APISpec5B及APISpec5CT相关公式，对油管与接箍上扣时螺纹应力及接触压力进行了理论分析，并调研最佳扭矩的计算方法，计算出APIN804½不加厚油管的最佳上扣扭矩。利用ABAQUS有限元分析软件对APIN804½不加厚油管与接箍进行模型的建立，通过合理的网格划分及边界条件，模拟油管接头上扣1到3圈的过程，根据有限元模拟结果，提取油管与接箍螺纹应力及接触压力，确定最佳上扣圈数为2圈。调研了市场上常用的密封材料分类及相关参数，根据橡胶的可伸缩性，耐腐蚀性等优点，选取橡胶作为密封结构，降低螺纹腐蚀的概率，延长油管与接箍的使用寿命。根据油管与接箍最

5、佳上扣扭矩，修改API接箍模型，嵌入橡胶结构，建立有限元模型。模拟上扣2圈时油管与接箍螺纹的受力情况，螺纹并未受到损伤。上扣2圈时，橡胶与油管接头处于过盈状态，能够有效的防止原油与螺纹接触。模拟3000m井深处油管与接箍的工作状态，并保证内压与轴向力的合理性与准确性。对比上扣2圈与上扣3圈时，油管与接箍螺纹在实际工况中的应力及接触压力的区别，每1000m计算一次油管接头与接箍的受力情况，分析可能发生危险的工况。模拟新型接箍在实际工程中的工作情况，结果表明，油管与接箍螺纹处于正常工作状态，橡胶与油管接头的接触压力远大于油压，因此新型防腐蚀接箍设计合理，大大提高了密封性

6、。关键词：油管接箍；N80油管；密封性；橡胶；有限元分析-II-ABSTRACTResearchonstressanalysisandsealingperformanceofN80APItubingcouplingABSTRACTOiltubingisanimportantcomponentintheprocessofoilproduction,whilethethreadsbetweentubingandcouplingsplayacrucialroleinkeepingpipesingoodsituations.Intheactualminingprocess,

7、tubingaccidentsmaybecausedbymanyuncertainfactors.Itisinvestigatedthat80%oftheaccidentsoccuratthejunctionofthetubingandcouplings.Threadaccidentssuchastrippingandcorrosionfrequentlyoccurintheproductionprocess.Tubingisapttobethreadedoffbecauseofthreadcorrosion,leadingtoreductioninoilpro