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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1、分类号学号M201071331学校代码10487密级硕士学位论文套管稳定性与螺纹连接强度的计算分析与实验研究学位申请人：曹鹏学科专业：固体力学指导教师：何玉明教授答辩日期：2013年1月24日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftherequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringComputationalAnalysisonCasingStabilityandThreadConnectionStrengthandIt

2、sExperimentalResearchCandidate:PengCaoMajor:SolidMechanicsSupervisor:Prof.YumingHeHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJan,2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个

3、人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论

4、文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要随着超深井、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

5、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

6、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

7、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。关键字：套管螺纹抗挤毁性能二次开发连接性能I华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofsuperdeepwell,oilwellcontainedgases,andthermalproductionwell,etc.,andoilmi

8、ningconditionsgettingincreasinglysevere,theordinarycasingwhichareinlinewiththecriteriaofAPIbutcannotmeetthedemandofoilproductioncompletely,therebyresearchinstitutionsandmanufacturerscarriedouttheresearchanddevelopmentofcasingoneafterano