套管接头台阶密封面的密封性能模拟试验

油套管接头的密封性能是评价螺纹联接性能的一项重要指标,对油气井生产安全与环境将产生重要影响。本文通过对油套管接头拧紧时的受力与摩擦分析,在前期研究成果的基础上,结合有关文献推导出台阶油套管接头上扣时所需的拧紧力矩的计算表达式。搭建了油套管接头密封性能试验装置,针对具有不同密封初始间隙和密封面表面粗糙度的螺纹接头,模拟试验研究了拧紧力矩、气体密封压力、密封初始间隙和密封表面粗糙度等因素对泄漏率的影响规律,获得了相应的变化曲线,并对这些曲线进行了分析。     

油套管螺纹端面密封微观接触性能数值模拟

油套管接头在油气田工业中已得到广泛使用,其密封性能对油气井生产安全与环境将产生重要影响。以上扣拧紧时的螺纹接头为研究对象,在弹性范围内构建了锥螺纹接头端部密封面上挤压力的计算方法。利用粗糙密封表面微观接触分析方法,以某一具体的API圆螺纹接头为例数值模拟了拧紧力矩（圈数）、表面粗糙度和初始密封面间隙对端面密封性能的影响规律,获得了相应的变化曲线,并对这些曲线进行了分析。     

油套管联接拧紧扭矩的计算方法

油套管联接过程中,拧紧扭矩是影响油套管联接质量的主要因素之一。在弹性力学的基础上,结合厚壁圆筒理论,根据螺纹 牙的几何尺寸,建立了数学模型,通过计算每圈螺纹牙表面的摩擦扭矩,得到油套管上扣时所需拧紧扭矩的计算公式。建立了能够 模拟螺纹拧紧过程的摩擦力测试试验装置,试验测得了螺纹牙接触表面的摩擦因数。以P110S油套管为计算实例,将理论计算得到 的拧紧扭矩与实际操作中的上扣扭矩进行比较,结果表明所建立的理论模型及计算公式是合理的,此研究为计算油套管上扣扭矩提 供一种精确的计算方法。     

特殊扣石油套管接头上扣扭矩计算方法

研究了特殊扣石油套管接头上扣扭矩的构成,利用厚壁圆筒理论,推导了特殊扣石油套管接头上扣扭矩的计算方法,确定了螺纹牙径向过盈量,分析了螺纹脂摩擦因子对上扣扭矩的影响。结果表明,在螺纹过盈量一定的情况下,所用螺纹脂的摩擦因子越大,螺纹牙径向过盈扭矩所占总扭矩的比值越大,并逐渐趋于一定值。在进行特殊扣接头加工时,应优化公差配合,优先保证密封结构的加工精度和表面粗糙度,并注重螺纹脂的选择。利用本文给出的计算方法,可以较好地估算特殊扣接头的上扣扭矩。     

具有局部牙形误差的油套管螺纹联接受力分析

油套管螺纹加工过程中会产生局部牙形误差,这种局部牙形误差会影响油套管螺纹联接的受力和变形,进而影响螺纹联接质量。在弹性力学的基础上,根据螺纹牙的几何形状,建立新的数学模型,通过对每圈螺纹牙进行受力分析,得到能够考虑局部牙形误差的油套管轴向过盈联接时螺纹牙齿面上受力分布的计算公式。同时,以P-110S圆柱管螺纹为计算实例,研究了不同的局部牙形误差对油套管螺纹联接的受力影响,得出了一系列规律性的结论。     

油套管螺纹联接粘扣失效过程的试验研究

油套管螺纹联接中,粘扣失效问题一直是影响油套管安全性和工作寿命的关键。设计了一台能够模拟油套管螺纹联接的实验装置。以P110S油套管螺纹为研究对象,试验观察了螺纹表面形貌随着不同的加载和摩擦而发生改变的过程,分析了接触应力大小对发生粘扣失效的影响规律;采用实际应用中的拧紧齿面接触应力进行试验,观察了螺纹齿面逐渐发生粘扣失效过程的表面形貌,得出在接触应力为300 MPa时,P110S油套管螺纹大约拆卸4次即发生粘扣失效的结论,这与目前工业界中的最大装拆次数是吻合的。     

氢在低碳钢中的渗透扩散特性

阐述了新型定向钻杆接头HLBT 8A的基本结构和设计思想,并对该新型钻杆接头的最大屈服上扣扭矩进行了近似计算,运用有限元方法对该接头的上扣性能进行了分析,重点分析了主台肩、副台肩及螺纹所分担扭矩的情况,得到了该接头上扣扭矩 圈数曲线图,并通过全尺寸试验进行了验证。计算和试验结果表明,该接头具有先进的螺纹形式和合理的扭矩台肩结构,具有优良的抗扭性能、合理的应力分布,研究结果可以为开发更多适合工程实际需求的特殊螺纹钻杆接头提供参考。     

圆锥管螺纹过盈联接螺纹牙应力和变形计算方法

以圆锥管螺纹为研究对象,在弹性力学的基础上,结合组合厚壁圆筒理论,对圆锥管螺纹齿面过盈配合进行了理论分析,建立了一种新的解析模型,得到了圆锥管螺纹接触齿面上的径向接触应力和变形公式。并以API-P110S Φ 88.9 mm圆锥套管螺纹为例,对螺纹牙的径向变形和径向应力进行了实例计算和有限元分析,通过将解析计算结果与有限元计算结果进行比较分析,证明所建立的计算模型具有较好的准确性,为精确计算圆锥管螺纹过盈联接的应力、变形提供了一种新的方法。     

受拉螺纹联接的切齿力学分析及效果

切齿是改善受拉螺纹联接载荷分布的有效措施,但目前对螺纹牙进行切齿主要依靠实际操作中的经验,对于切齿的理论研究并不深入,还没有明确的计算公式能描述切齿对螺纹受拉联接的影响。以切齿后的螺纹联接为研究对象,根据螺纹牙的几何结构,通过对每圈螺纹牙进行受力分析,研究螺纹牙齿面上的变形,推导出新的变形协调方程,建立了能够对每圈完整螺纹和切齿螺纹进行受力计算的新型力学模型。以P-110S管螺纹为计算研究实例,计算了不同的切齿参数对螺纹牙受力分布的影响,发现切齿降低了两端螺纹牙的受力,提高了中间螺纹牙的受力,使整体受力更     

唇形密封圈润滑性能的数值模拟

在同时考虑密封压力,密封唇口和轴表面微观形貌、密封唇口过盈量、密封唇的弹性变形等因素的基础上提出了一种对唇形密封圈润滑面进行流体动压润滑性能计算的数值模拟方法。该方法可以有效地对不同密封压力下具有不同初始过盈量的唇形密封圈的润滑性能进行模拟计算,与现有的模拟计算方法相比更为合理。将所建立的模拟计算方法应用于江苏容天乐公司生产的WR型汽车水泵轴承密封圈的研究,数值计算了轴承工作时密封区域内两粗糙表面间的最大油膜压力、平均油膜压力、最小油膜厚度、平均油膜厚度,密封唇表面摩擦力等参数,得到了不同密封压力下初始唇口过盈量变化对密封面润滑性能影响的规律曲线,并对其进行了分析。     

气密封接头最佳上扣扭矩计算与分析

阐述了一种带金属/金属密封结构的双台肩气密封接头的具体结构,指出其上扣扭矩由主、副台肩面、密封锥面及螺纹4部分的摩擦扭矩构成,由于承载结构的变化,API推荐的上扣扭矩计算公式不再适用于这种气密封接头。本文运用圆锥过盈配合模型与应力应变模型建立了相应的扭矩计算公式,并通过有限元方法验证了该理论计算公式的可靠性。通过理论计算、有限元模拟与全尺寸上扣试验相结合的方法确定了该接头的最佳上扣扭矩,研究结果可为生产厂家及油田确定气密封接头最佳上扣扭矩范围提供参考。     

油沟结构参数对滑动轴承性能的影响

以全周向流体动压润滑滑动轴承作为研究对象,推导了无量纲Reynolds方程。采用有限差分法,运用Matlab软件编程,在成功计算出滑动轴承油膜压力分布的基础上,以一个具体的算例对象,深入探讨了油沟的位置、宽度和轴向长度对滑动轴承油膜压力分布、油膜承载力、偏位角、润滑油端泄流量和量纲一摩擦力的影响规律,得出一系列规律性曲线,并做了一定的理论解释。