寶鋼鋼管產(chǎn)品與工藝設(shè)計分析的

1、寶鋼鋼管產(chǎn)品與工藝的設(shè)計分析王治國上海寶鋼鋼管公司1. API 圓螺紋油管2. 抗粘扣油管3. 四吋直連型偏梯形螺紋套管4. 特殊螺紋油管5. S135 高強(qiáng)度鉆桿6. 鋼管張力減徑變形過程仿真1 API圓螺紋油管API圓螺紋油管是油田使用的主要管材之一，大家都十分關(guān)注其實物質(zhì) 量。通過計算機(jī)有限元仿真，可以直觀而深刻地認(rèn)識影響油管實物質(zhì) 量的主要因素，從而有效地提高油管的使用性能。API不加厚圓螺紋油管的有限元模型TIhb 2ODDe*DQXmarcGUUj+02UHUb+UZfinR+npBOOe+02oinij+a?ZQQa+02l.b2Uw+U27. BIHIninin. mmR+ii

2、nNUU UU. yKL.4Unri MJL IUU1NGtnulvALunt UunSt ruK上扣后螺紋接頭的等效Von Mises應(yīng)力分布OCmarcInc i2T I mb : 2.OODe fDfl7.500u+D I6,750fl+n IB. JULiu+U-l乩 25UlHQ Ii ldcih*lh7. 75IR + IHJ. fbUu + U-lJ.UUItf+I . bill e4U47d snnr+n3i, nnnp-rniNUU UU.yKL.4bnri MJL lUUlNtitMtOdiflJ Force不加厚油管上扣后外螺紋齒面接觸力分布計算結(jié)果表明，嚙合螺紋兩端齒面

3、接觸應(yīng)力較高，這說明為什么油管在使用過程中兩端容易產(chǎn)生粘扣，而且上扣扭矩越大接觸應(yīng)力越高，所以使用時應(yīng)該嚴(yán)格控制上扣扭矩外加厚油管上扣后嚙合螺紋齒面接觸力的分布規(guī)律與不加厚油管相同，但是接觸力（接觸應(yīng)力）較咼，這說明為什么在使用 過程中外加厚油管比不加厚油管更容易粘扣。00 MARCInc S 32TIhb 2.GODefDOUUUeU 1286 bU25?1hU2057 021伽D2129 uD202000 em286 enj5?1ensfi57F?-n?143a-02429B-Q2I43b-03UULJuUUQ?NUU UU. LJXL.-IlLnn IMJL lUUlNti不加厚油管在軸

4、向拉力作用下滑脫時的變形情況不加厚油管在承受的軸向載荷增大到一定限度時，管體外螺紋大端產(chǎn)生較大的變形，出現(xiàn)頸縮，最后導(dǎo)致螺紋接頭滑脫。TI he 0SODe *00% MARC5.JUUu-UJ# G43b-D3 無286曠陽 3VZAd-D3 3H57tu-D3 3.21-1U-03 21570-03 2,5D0e-031,78Ee-D3 1 ,i, nrtn7.3.U. JULiu + UDNUiJ UU.yKL.4L，nri LUL IUU1NGLc)uivaLeiht Plu&t WtmmAPI外加厚油管在軸向拉力作用下的變形情況在軸向載荷逐漸增大到某一限度時， API 外加厚圓螺紋油

5、管的管體產(chǎn)生 較大變形，出現(xiàn)頸縮，最后斷裂，這說明螺紋接頭的抗滑脫強(qiáng)度高于 管體的抗拉強(qiáng)度。外加厚油管螺紋接頭抗滑脫強(qiáng)度高，但是它的抗粘扣能力卻低于不加 厚油管，通過分析計算發(fā)現(xiàn)借助控制上扣扭矩可以在兩者之間取得平 衡，也就是說，將上扣扭矩控制在 API 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下限可以在保證抗 滑脫強(qiáng)度的前提下提高螺紋抗粘扣能力。2抗粘扣油管油管粘扣主要是由于上扣后嚙合螺紋齒面間產(chǎn)生了分布不均勻的接觸 應(yīng)力，特別是嚙合螺紋兩端的齒面接觸應(yīng)力過大，從而引起粘扣。通 過優(yōu)化螺紋參數(shù)，可以使嚙合螺紋齒面接觸應(yīng)力分布均勻化，降低接 觸應(yīng)力峰值，提高螺紋抗粘扣能力。抗粘扣油管上扣后螺紋齒面接觸力分布30%左N80

6、2 7/8 外加厚油管，優(yōu)化后螺紋齒面接觸應(yīng)力峰值降低了 右，螺紋抗粘扣能力明顯提高。3四吋直連型偏梯形螺紋套管為了滿足油田用戶的需要，我們除了開發(fā)生產(chǎn) API標(biāo)準(zhǔn)成品外，還研 究開發(fā)了多種滿足油田特殊需要的非 API標(biāo)準(zhǔn)成品，四吋直連型偏梯 形螺紋套管是其中之一。QCmarcIwic I4TIhb 2ODDe*00U.5DUu4D2 r.ssustoab. EtUDe + UZ5.350b*02乩 innR+n?N inou+n?2,550a4D21.MJ 川iTIH?, hgir- imzh i linn tau ；iian -liiitnulvaLunt UunSt rues直連型套管上

7、扣后螺紋接頭的等效 Von Mises應(yīng)力分布直連型套管在軸向拉力作用下螺紋接頭的等效塑性應(yīng)變分布4特殊螺紋油管為了滿足深井、超深井、高壓油氣井等開采的需要，寶鋼開發(fā)了特殊螺紋油管系列BGT、BGT1。在開發(fā)過程中充分考慮油管的使用條件,在計算機(jī)數(shù)字環(huán)境中對油管的使用性能進(jìn)行預(yù)測，反復(fù)優(yōu)化。TIme : 0ODDefDDOCmarc6h800u+D2乩1?Hn+n?7. n-qfiR+ii/R Rrnin+nI.nnfip+nnBGTUunSt rviKBGT螺紋接頭上扣后的等效Von Mises應(yīng)力分布Inc :;33TIhb 弓.ODDe*DQXmarcUUUlj+02120h*024ID

8、b + UZnnnR+n?nfle+027?nu+n?040u+D2JUUu+U2noiiR+mmmR+iinBGTtnulvALunt UunSt ruK承載時BGT螺紋接頭的等效Von Mises應(yīng)力分布特殊螺紋油管承受管體屈服強(qiáng)度 80%的軸向拉力和80MPa內(nèi)壓，這 時密封面的接觸應(yīng)力是內(nèi)壓的5倍左右，完全保證了油管密封完整性，而且螺紋接頭的連接強(qiáng)度不低于管體。Inc :;33TImb :與.OnDetDOOCmarc1.500u*03 isnnn+ni 1IUUh斗uu nnLiik4ii?i,nnnR+n7- UUUe4U2九 onnn+ri?BGTConp 1 1 uf St|-

9、C&承載時BGT螺紋接頭的軸向應(yīng)力分布Inc :;33TImb :與.OnDetDOKmarc100u*D3mnn+n?UDUu+U2UUu+U2UQ+UZLJULIu + LJZ-I.BUQe4U2-3h mnn+n?-s.nnnp+n?BGTCohp 33 uf Stives承載時BGT紋接頭的周向應(yīng)力分布計算結(jié)果表明，特殊螺紋油管在承受管體屈服強(qiáng)度80%的軸向拉力和80MPa內(nèi)壓時，螺紋接頭的周向應(yīng)力較低，能夠適應(yīng)含硫環(huán)境，有很好的耐應(yīng)力腐蝕能力。寶鋼自主開發(fā)的特殊螺紋油管 BGT1，采用兩點密封的結(jié)構(gòu)形式，具有 更好的使用性能，計算結(jié)果表明 BGT1能夠滿足高壓油氣井等復(fù)雜井 況對油管

10、密封完整性和結(jié)構(gòu)完整性的要求。00 MARCInc S 13T Ihb 0 Oil De #00UUUu+LJ2J 7KI7. 7znu+n22.040a*02n. jnnR+nnBGT1tnulvaLunt UunSt ruesBGT1螺紋接頭上扣后的等效Von Mises應(yīng)力分布上扣后BGT1外螺紋齒面及密封面接觸力分布5 S135 高強(qiáng)度鉆桿寶鋼 S135 鉆桿工具接頭的公端和母端分別選用不同的內(nèi)徑，這樣的設(shè) 計方案降低了加厚和焊接的工藝難度，有效地保證了產(chǎn)品的實物質(zhì) 量。分析計算結(jié)果表明，寶鋼工具接頭的連接強(qiáng)度等同于公母端內(nèi)徑 均為 69.8mm 的工具接頭，而大于公母端內(nèi)徑均為 88

11、.9mm 的工具接 頭。寶鋼鉆桿加厚過渡帶滿足國內(nèi)石油行業(yè)“油管、套管、鉆桿、鉆 鋌的定貨補(bǔ)充技術(shù)條件”Miu羽00mm, R為00mm,承受軸向載荷時 R處應(yīng)力集中系數(shù)為 1.04，承受彎曲載荷時 R 處應(yīng)力集中系數(shù)為 0.94。OCmarcB.600u*D27,7inn+n?B.UUUu+UZG.D2Du4U27,snnR+n?I./2Ue+U2Inc S 12TImb : 0OnDetDO外螺紋內(nèi)徑d=69.8mm,內(nèi)螺紋內(nèi)徑 d=88.9mmr. Anrin+n in.nnnRnnNCbU blLU 8135EqutvaLant Uun li虧。石 Stroev寶鋼S135鉆桿上扣后工

12、具接頭的等效 Von Mises應(yīng)力分布Inc S 22TImb : TOnDetDOOCmarc8.600uD27,7inA+n?B. iJUUu+UZG.D2Uu4D27, snnp+iiz寶鋼S135鉆桿工具接頭在軸向拉力作用下的等效Von Mises應(yīng)力分布I./2Ue+U2外螺紋內(nèi)徑d=69.8mm,內(nèi)螺紋內(nèi)徑 d=88.9mmr. Anrin+n in.nnnRnnNCbU blLU 8135EqutvaLant Uun li虧。石 StrongInc S 22TImb : TOnDetDOOCmarcB.600u*D27.74nn+n7IL UUDh+UZ6.D2Ou*a2sno

13、R+n?內(nèi)、外螺紋內(nèi)徑 d=69.8mmI./2Ue+U2r. Anrin+n i . mnnR+nnNUSU8135tnulvALunt Uun Siwuw StrutsInc S 22TImb : TOnDetDOOCmarcB.600u*D27.74nn+n7 IL UUUtf+UZsnoR+n?I Z2Ue + U2內(nèi)、外螺紋內(nèi)徑 d=88.9mmr. Anrin+n i . mnnR+nnNUSU8135tnulvALunt Uun Siwuw StrutsInc iISTine : I.ODEtOdOCmarcB.441e*O2B,311a*DZb.JUU + lJ2J.9Uu+U23,firfiR+nzR處應(yīng)力集中系數(shù)為1.0439B5tD22-F559+U27.52dn+n?2- 29加訶22,D63*tO2S1J5 Wrill PipeConp 11 uf Sti-c&s寶鋼S135鉆桿加