拉压交变载荷下螺纹接头密封面接触压力分析

作     者：王建军 孙建华 高进伟 杨尚谕 Wang Jianjun;Sun Jianhua;Gao Jinwei;Yang Shangyu

作者机构：中国石油集团石油管工程技术研究院石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室 中石化中原储气库有限责任公司 中国石油技术开发公司 

出 版 物：《石油机械》 (China Petroleum Machinery)

年 卷 期：2018年第46卷第12期

页      面：111-116页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 082003[工学-油气储运工程] 

基　　金：国家科技重大专项"复杂结构井 丛式井设计与控制新技术"(2017ZX05009-003) 中国石油天然气集团公司科研项目"储气库完整性关键技术研究"(2015E-4006) 

主　　题：注采管柱 交变载荷 螺纹接头 密封面 接触压力 多周次 

摘      要：为了筛选出适用于拉压交变载荷工况下的注采管柱气密封螺纹接头,基于弹塑性接触非线性理论,采用有限元分析方法,考察了轴向拉压交变载荷作用下,储气库注采管柱接头密封面接触压力的分布特点。以2种密封形式(球面/柱面、锥面/锥面)的套管接头密封结构为例,重点研究了不同循环周次交变载荷作用下,主密封面和台肩面上的接触压力随接触长度的变化规律。分析结果表明:随着从拉伸到压缩状态的不断转变,2种密封结构主密封面最大接触压力和有效接触长度均发生不同程度增加,而锥面/锥面密封结构具有较小的相对增加量。锥面/锥面密封形式的有效接触长度相对较长,台肩面辅助密封效果较好,但应合理控制其台肩顶端的应力集中问题。建议储气库注采管柱采用锥面/锥面密封结构的螺纹接头。所得结论可为储气库管柱螺纹的优化选择和设计提供参考。