圆螺纹油管上扣扭矩计算方法.pdf

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1、圆螺纹油管上扣扭矩计算方法宋利滨，马源，吴泽敏(大连理工大学，辽宁大连116024)摘要：上扣扭矩是影响油气井螺纹连接质量的主要影响因素之1。基于FEA建模的简化假设，提出一种新的计算油管上扣扭矩的方法。以N80级套管为例进行有限元分析，利用有限元分析结果和上扣扭矩计算公式求出不同过盈圈数下的上扣扭矩，并与相关标准中给出的上扣扭矩进行对比。结果表明，利用上扣扭矩计算公式所求得的上扣扭矩值与相关标准中规定的数值十分接近。关键词：油管；上扣扭矩；计算方法；螺纹；有限元分析中图分类号：TH131．3；TE973．1文献标志码：B文章编号：1001—

2、4837(2014)04—0075—05doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2014．04．014CalculationMethodofMake——upTorqueofRoundThreadTubingSONGLi—bin，MAYuan，WUZe—min(DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China)Abstract：Make—uptorqueisoneofthemainfactorsthataffectstheconnectionqualityofthreadinoil

3、—gaswel1．Anewcalculationmethodofmake—uptorqueofoiltubeispresentedaccordingtothemeshingcharacteristicsofthefiniteelementmodelofthreadedjoints．TakingN80gradecasingasanalysisobject，themake——uptorquewascalculatedbyusingthefiniteelementanalysisresultsandthemake—-uptorquecalculat

4、ionformulaunderdifferentinterferenceringnumber，andthencomparedwiththegivenresultsintherelevantstandards．Resultsshowthatthecalculationresultsbyusingcalculationformulaisveryclosetorelevantstandards．Keywords：oiltube；make—uptorque；calculationmethod；thread；FEA上扣扭矩是影响螺纹连接质量的主要影响因

5、素之0引言一，上扣扭矩过小容易发生脱扣和泄漏；过大又会发生粘结现象，因此，只有将上扣扭矩控制在合适螺纹连接接头是油气井的基本结构单元。目的范围内才能有效地防止失效的发生。前油气井中油(套)管的连接螺纹均为APISPEC目前，关于上扣扭矩计算方法的研究并不多，5B。中规定的标准圆螺纹。螺纹是油气井的薄王治国等根据标准APIBUL5C3对上扣扭矩弱环节，也是最容易失效的部位。据统计，有的计算进行了说明，但没有给出具体的计算公式。80％的失效发生在套管和管箍的螺纹连接处。邹家祥等H根据由过盈产生的接触压力推导出基金项目：质检公益性行业科研专项(20

6、1010222)圆螺纹油管上扣扭矩计算方法Vo131．No42014了上扣扭矩计算公式，但其计算模型将螺纹牙型假定为三角形，与实际螺纹牙型不符。陈守俊2上扣扭矩计算公式等提出了一种新的上扣扭矩计算模型，在弹性力学的基础上，结合厚壁圆筒理论，根据螺纹牙的油管上扣过程中所施加的总上扣扭矩一般是几何尺寸，建立相应数学模型，并计算出每个螺纹由摩擦扭矩和变形扭矩两部分组成。其中，摩擦牙表面的摩擦扭矩，从而得到油管上扣使所需上扭矩是由上扣过程克服套管和管箍啮合螺纹之间扣扭矩的计算公式；但其计算模型也将螺纹牙型的摩擦而产生的；变形扭矩是由套管和管箍变形假定

7、为三角形，同时假定螺纹牙两侧齿面长度相产生的]。由于在整个上扣过程中，变形扭矩等，因而无法得到螺纹真实连接情况下的上扣扭远小于摩擦扭矩，因此可忽略变形扭矩的影响，仅矩，并且其计算公式较为繁琐。将摩擦扭矩作为总上扣扭矩。总上扣扭矩计算公式如下：1上扣控制方法讨论一rT=，JrdS(1)KSt；式中总上扣扭矩，N·m上扣控制的关键问题是如何控制配合螺纹的过盈量使之产生合适的接触压力。最初人们认为K——啮合段螺纹牙数接触压力仅与过盈圈数有关，故采用控制上扣圈．s——第K个螺纹牙上的套管和管箍间数的方法进行上扣，但随着进一步的研究，发现接的啮合面积，

8、m触压力不仅和过盈圈数有关，而且还受螺纹公差，——螺纹牙上的摩擦系数(螺纹润滑脂螺纹润滑脂和表面处理等因素的影响，因此人们的摩擦系数)对上扣控制方法做了进一步的研究