大直径套铣管连接处结构设计及强度分析

作者：练章华; 赵朝阳; 于怀彬; 黄红亮; 余大洲; 刘朕; 王海红

来源：石油机械, 2020, 48(09): 114-120.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2020.09.018

• 套铣管
• 单台肩
• 螺纹连接
• HSTX特殊螺纹
• 接头扭矩
• 抗扭强度

针对现有套铣管螺纹连接结构不能满足雄安新区油井工况需求的问题,设计了一种能够满足大直径大扭矩的套铣管专用螺纹(HSTX特殊螺纹)。该特殊螺纹牙型结构采用单台肩螺纹连接方式,其中螺纹采用每英寸3牙的粗牙设计,螺纹锥度为1∶12,螺纹承载面角为3°,导向面角为30°;通过平滑设计,使倒角与轴线成60°,减小了应力集中,大大增强了接头抗疲劳性能。建立了HSTX特殊螺纹有限元模型,详细地分析了拉伸、压缩、扭转以及极限工况下套铣管螺纹受力情况。研究结果表明:随拉伸载荷增加,HSTX特殊螺纹最大接触应力出现在第2扣承载面处,存在疲劳失效风险,在拉伸载荷达到9 000 kN时,套铣管连接处螺纹开始出现塑性贯通失效;当压缩载荷达到5 000 kN时,螺纹接头依然未失效,且该螺纹的最大抗扭强度为223.6kN·m。HSTX特殊螺纹接头连接强度和抗扭强度均可以满足雄安新区套铣作业要求。

• 单位
  油气藏地质及开发工程国家重点实验室; 中国石油集团川庆钻探工程有限公司; 西南石油大学; 中国石油集团渤海钻探工程有限公司