罕特特殊螺纹油套管在西南油气田的应用研究

作     者：廖凌 

作者单位：西南石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：练章华

授予年度：2013年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：特殊螺纹 油套管 螺纹锥度 有限元 APDL 

摘      要：在石油工业中,套管柱是不可缺少的专用管柱,其使用性能对钻采安全和钻采成本有着举足轻重的影响。API螺纹已广泛应用于世界各大油田,并且世界上大部分产油国均能生产规范的API螺纹套管。但随着油气钻采条件日益苛刻,API螺纹暴露出了许多问题,主要表现在密封性能和联接强度上。因此,研究开发特殊螺纹油套管,避免螺纹联接失效,降低钻井成本具有重大的意义。 本文首先对西南油气田特殊螺纹油套管的使用情况进行了调研,分析了西南油气田油气储层类型及地质特点,研究了中石化西南分公司在使用殊螺纹接头油套管时存在的问题,从不同的角度研究得出了西南油气田对石油专用管材的特殊要求。 其次针对罕特SL-APOX特殊螺纹油套管进行了理论力学研究。介绍了特殊螺纹扣联接抗拉强度、抗内压以及抗外挤强度的计算公式,为罕特SL-APOX特殊螺纹联接提供了力学基础。介绍了常用罕特SL-APOX特殊螺纹扣的应用参数,为选用罕特SL-APOX特殊螺纹油套提供了选用依据。通过对75/8″、51/2″、27/8″、23/8″四种尺寸的罕特SL-APOX特殊螺纹扣联接塑性椭圆包络线的研究,分析了罕特SL-APOX特殊螺纹扣的联接性能。 最后采用ANSYS有限元软件分析了西南油气田分公司罕特SL-APOX特殊螺纹扣在上扣、极限轴向拉力、极限内压、极限外载以及各种极限载荷共同作用等不同外载作用下的公母接头应力分布和接触压力分布,得出了各种载荷对罕特SL-APOX螺纹的接触压力的影响规律,为特殊螺纹的使用及设计提供了思路。分析了螺纹锥度对75/8″罕特特殊螺纹抗滑脱性能的影响,得出套管母螺纹锥度大于公螺纹锥度2‰最优,具有足够的连接强度和良好的密封性能这种螺纹锥度在加工图纸允许的范围内,也是最优的设计。通过实例计算,证明罕特SL-APOX特殊螺纹油套管满足西南油气田分公司的使用要求。 本文通过大量的仿真模拟与对比研究,揭示了罕特SL-APOX特殊螺纹的力学特性,为预防螺纹失效、降低钻采成本提供了理论依据,为特殊螺纹扣的开发提供了设计思路。