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油套管特殊螺纹球面对锥面密封性能理论分析
  • ISSN号:1674-5086
  • 期刊名称:《西南石油大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:TE931[石油与天然气工程—石油机械设备]
  • 作者机构:[1]重庆科技学院石油与天然气工程学院,重庆沙坪坝401331, [2]“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学,四川成都610500, [3]中国石油工程设计有限责任公司西南分公司,四川成都610041, [4]中国石油集团公司石油管工程重点实验室酸性油气田管材腐蚀与防护研究室,四川成都610017
  • 相关基金:国家自然科学基金(51404048,51244007);重庆市科委基础与前沿研究计划项目(CSTC2014JCYJA90007);重庆科技学院校内科研基金项目(CK2016B16).
中文摘要:

针对油套管特殊螺纹球面对锥面密封结构,基于Hertz接触理论建立了考虑密封面作用扭矩的球面密封接触应力理论模型,研究了球面半径、管体球面弹性模量和密封面作用扭矩对密封面接触宽度和接触应力的影响规律并提出改善球面密封性能的措施,结果表明:随球面半径增加,密封面接触宽度呈抛物线增大,接触应力呈指数减小,且密封面应力分布趋于均匀;随球面弹性模量降低,密封面接触宽度增大,接触应力减小;随密封面作用扭矩增加,密封面接触宽度和接触应力均呈抛物线增大。为提高球面密封性能,建议适当增大球面半径、对球面熔覆合金以降低其弹性模量,同时合理控制密封面作用扭矩,从而增大密封面接触宽度并适当降低密封面接触应力水平。研究结果对优化密封结构、控制上扣扭矩以及提高螺纹密封完整性具有重要理论指导意义。

英文摘要:

To study the sphere to cone surfaces sealing structure in tubing and casing premium connection,on the basis of Hertz contact mechanics and considering the sealing surface makeup torque,the sealing contact stress model has been established in this paper. The effects of the spherical radius,elastic modulus of sphere and the sealing surface makeup torque on the sealing width and stress were analyzed. And the measures for improving the sealing performance of spherical sealing were proposed.The results show that the contact width increases parabolically,contact stress decreases exponentially and the contact stress tends to be distributed evenly with the increase of spherical radius,the contact width increases and the contact stress decreases with the decrease of the elastic modulus of sphere,both of the contact width and stress increase parabolically with the increase of sealing surface makeup torque. To enhance the sealing performance of spherical sealing structure,we suggest the following measures:a proper larger spherical radius,a lower elastic modulus of cladding alloy sphere and a properly controlled sealing surface makeup torque for sealing width increase and a proper lower sealing contact stress. The obtained results can be of theoretical significance for sealing parameters optimization,makeup torque control and connection sealing integrity improvement.

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期刊信息
  • 《西南石油大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:西南石油大学
  • 主办单位:西南石油大学
  • 主编:赵金洲
  • 地址:四川省成都市新都区
  • 邮编:610500
  • 邮箱:supuxuebao@yahoo.com.cn
  • 电话:028-83035158
  • 国际标准刊号:ISSN:1674-5086
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1718/TE
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 中国科技论文统计源期刊,1999年获中国教育部优秀期刊三等奖,2000年获四川省优秀科技期刊二等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,美国石油文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:9287