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题名复杂工况下41/2REG涡轮轴连接螺纹断裂分析
被引量：5
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作者
练章华
刘洋
林铁军
罗泽利
牟易升
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机构
西南石油大学石油与天然气工程学院
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出处
《石油钻探技术》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第3期53-58,共6页
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基金
国家自然科学基金项目"极端条件下气井油套管端力学行为及其螺纹密封机理研究(编号:51574198)和"超深井高强度油套管钢环境断裂的细观力学参数表征研究"(编号:5150041209)联合资助
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文摘
为预防和减少涡轮钻具的涡轮轴在解卡过程中连接螺纹发生断裂,需对其断裂原因进行分析。根据长庆油田A井所用涡轮钻具轴连接螺纹的结构,建立了带螺旋升角41/2REG锥形螺纹的三维力学模型,基于连接螺纹弹塑性本构关系和有限元控制方程,分析了涡轮轴连接螺纹在压扭、拉扭、弯扭复合载荷工况下的应力分布。研究发现:涡轮轴连接螺纹部位在扭矩一定的情况下,随着钻压增大,涡轮轴外螺纹所受应力呈增大的趋势,且螺纹牙的应力分布不均匀,整圈螺纹牙上的应力波动较大;当涡轮轴受到的拉力一定,随扭矩增大,外螺纹台肩部位第一牙处应力增幅较大,存在疲劳失效的风险;在扭矩为25kN·m条件下,当井眼曲率为10和20(°)/100m时,外螺纹的最大应力为700.0 MPa,涡轮轴螺纹连接部位比较安全,但当井眼曲率为30°/100m时,螺纹台肩内外螺纹牙最大应力为903.6 MPa,接近材料的屈服极限。研究结果表明,涡轮轴连接螺纹在弯扭载荷作用下易在外螺纹第一牙处出现应力集中现象,导致其失效,因此应避免在井眼曲率较大井段使用涡轮钻具。
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关键词
涡轮钻具
钻具事故
力学模型
有限元法
复合载荷
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Keywords
turbine drill
drilling tools accident
mechanical model
finite element method
composite load
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分类号
TE921.2
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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