特殊螺纹接头密封面接触压力概率分布数值分析.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：特殊螺纹接头密封可靠性数值分析申昭熙王鹏李磊（中国石油集团石油管工程技术研究院西安市电子二路32号710065）作者简介：申昭熙男1976年1月出生籍贯河南范县中级工程师。2004年毕业于西安交通大学硕士现从事石油套管和油管的使用性能检测、适用性评价研究、管柱的可靠性分析及完整性管理等E-mail:[e-mail]。摘要：对带金属对金属密封结构的特殊螺纹接头来说保证接头的密封可靠性是很重要的。由于实际加工的接头参数是在一个范围内变化的所以金属密封面上接触压力也是变化的。本文建立了利用有限元概率分析功能研究密封面上接触压力分布的方法分析了特殊接头在锥度、密封直径、载荷等多个参数随机变化条件下的密封面接触压力的分布计算了密封可靠性。结果显示不合适的螺纹参数匹配将导致密封面在拉伸载荷作用下失去密封能力。使用本文的特殊螺纹接头可靠性分析方法有助于优化螺纹密封结构与参数加工公差设计进行管柱的可靠性设计与剩余寿命评估提高接头的密封可靠性。组合关键词特殊螺纹接头密封直径有限元分析接触压力中图分类号：O21TE3SimulationanalysisofsealreliabilityofpremiumconnectionShenZhaoxiWangPengLiLei(TubularGoodsResearchCenterofCNPCXi’an710065)Abstract:Forpremiumconnectionwithmetal-metalsealthereliabilityofsealifveryimportant.Infactthegeometricparametersofconnectionvaryinthedeterminedscopewhichleadstothevariationofcontactpressureonthesealsurface.Thispaperestablishedtheresearchmethodofcontactpressuredistributionwithfiniteelementanalysisandcalculatedthereliabilityofpremiumconnectionseal.Theresultshowstheimpropercombinationofgeometricparameterswillbringthezerocontactpressuretothepremiumconnectionsealsurfaceundertensionloadthisistosaytheconnectionhaslostthesealability.Thereliabilityanalysiswillhelptooptimizethedesignandmachiningtoleranceofpremiumconnectionstructureanalyzethereliabilityandresiduallifeoftubingandcasingstringandimprovethesealreliabilityofpremiumconnection.Keywords:premiumconnectionsealdiameterfiniteelementanalysiscontactpressure1、引言由于结构上的原因APl螺纹接头的气密封性能、抗扭矩及压缩载荷的性能较差不适用于有高气密封要求或复杂工况的深井超深井。为此各大油套管生产厂开发了带金属对金属密封的特殊螺纹接头并得到广泛应用。由于各接头生产厂设计的螺纹与密封结构不同特殊螺纹接头密封可靠性不同。主要表现为：在密封试验中有的试样通过了试验另有一些试样却未能通过试验；检测评价合格的特殊螺纹接头井下应用一段时候后仍然有泄漏发生。这表明按订货技术条件检测合格的特殊螺纹接头不能保证其性能百分之百合格可靠性不能满足要求。研究发现特殊螺纹的结构一旦确定确定螺纹和密封的加工参数公差范围尤为重要。很多文献[1~4]仅研究了接头参数为名义值时接头的性能如密封面接触压力以此评价接头密封性能。实际生产加工过程中接头螺纹及密封面的参数是变化的不同类型的特殊螺纹接头参数控制的范围也不相同如密封直径公差有的为±0.03