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1、油井管特殊螺纹接头开发油井管特殊螺纹接头开发 数值模拟数值模拟中国石油大学（北京） 机电工程学院油套管接头数值模拟 n一个简单的物理问题将螺栓从螺母中拉出需要的力n无解析解，只有用数值模拟有限元法n面临的三重非线性，导致数值模拟不收敛材料非线性塑性变形几何非线性大几何变形边界条件非线性接触为何进行接头数值模拟n从接头几何形状、尺寸、公差等方面指 导设计、加工、试验n减少试验工作量n节约经费，缩短周期数值模拟不能代替实物试验n模型的简化：平面轴对称，可模拟中径和锥度 公差，难以考虑螺纹升角，难以准确模拟不圆 度、壁厚不均度n载荷：可完全模拟上扣、拉伸、轴对称温度和 内外压；可模拟扭转后的状态，不
2、能模拟扭转 的过程，不能模拟弯曲（平面、接触）n不能完全模拟接触面的表面处理，可考虑摩擦 系数，不能模拟和判断粘扣性能n难以准确判断密封性（只能根据接触压力）n材料性能的不确定性中国石油大学（北京）研究基础n1990-1992，中石油“特殊丝扣套管接头技术 评价”，中油集团科技进步二等奖n1994-1996，中石油“套管螺纹滑脱原因及影 响因素的研究”，中油集团科技创新二等奖n2004-2005,天管“可膨胀套管及膨胀工艺研 究”n2006-2007，塔里木“API油、套管粘扣损坏 原因分析及综合治理”n有限元分析软件：ANSYS,ABAQUS特殊丝扣套管接头技术评价n3SB/NSCC/VAM
3、 ACE/TMn上扣、内压、拉伸、温度（热采）内径a)力学模型b)有限元 网格c)管体端螺纹网格细节d)接箍端螺纹网格细节套管接头 滑脱 力学分析第0扣接箍对称横截面接箍管体机紧状态接头当量应力可膨胀套管接头膨胀过程可膨胀套管接头膨胀前 膨胀时 膨胀后油套管接头数值模拟在接头开发中的作用n选择工况，确定接头形式与尺寸（深井、超深井、 高压气井、水平井、热采井）n调研分析工况要求，提出接头技术指标n设计与有限元数值模拟（强度、密封性、上卸扣性 能）载荷：上扣（公差与过盈、扭矩）、内外压、拉伸 、压缩、温度分析：应力、应变及位移，接触压力分析结论：结构形状、尺寸、公差带、上扣扭矩n加工、表面处理、实物试验、现场试用、改进油套管接头数值模拟环节建模加载计算结果分析设计建议 设计一个月，分析一个月？
