大位移井超高抗扭双台肩钻杆接头的设计

作     者：祝效华 张智 Zhu Xiaohua;Zhang Zhi

作者机构：西南石油大学机电工程学院 

基　　金：国家自然科学基金项目(编号:51674214) 四川省青年科技创新团队项目(编号:2017TD0014) 四川省科技计划国际合作计划项目(编号:2016HH0008) 

出 版 物：《天然气工业》 (Natural Gas Industry)

年 卷 期：2017年第37卷第4期

页      码：89-97页

摘      要：为解决大位移井钻杆接头剪切失效的突出问题,根据钻杆接头受扭时的变形协调关系,设计出一种高抗扭双台肩钻杆接头,其结构特征为:主、副台肩长,螺纹锥度小以及牙底圆角半径大。首先基于虚功原理、Von Mises屈服原则以及接触非线性理论,建立该钻杆接头的三维数值仿真模型;然后利用正交优化方法,对其关键结构参数进行正交优化,获得了该钻杆接头关键结构参数的最优组合为:锥度1︰16、螺距6.55 mm、导向面角度29°、承载面角度28°、牙高3.755 mm。进而采用Abaqus和Fe-safe对比计算了该钻杆接头与API钻杆接头的承载性能和疲劳性能。结果表明:①该钻杆接头与API钻杆接头相比,抗拉性能提高10.65%,抗扭性能提高62.5%,抗弯性能提高2.75%,抗压性能提高52%;②该钻杆接头比API钻杆接头的拉压疲劳寿命提高1.19倍,弯曲疲劳寿命提高1.74倍,扭转疲劳寿命提高550倍,复合疲劳寿命提高28.79%。结论认为,该钻杆接头在不降低抗拉能力、抗弯能力和抗压能力的前提下可以大幅提高抗扭能力,可更好地满足大位移井的钻井条件。

主 题 词：大位移井 钻杆接头 剪切失效 抗扭能力 抗弯能力 正交优化 承载性能 疲劳寿命 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 082001[082001] 0808[工学-自动化类] 08[工学] 0818[工学-交通运输类] 0807[工学-电子信息类] 0815[工学-矿业类] 0813[工学-化工与制药类] 0814[工学-地质类] 

核心收录：

D　O　I：10.3787/j.issn.1000-0976.2017.04.011

馆 藏 号：203224514...