宝钢钢管产品与工艺设计分析的

1、宝钢钢管产品与工艺的设计分析共 23 页 第 PAGE 23 页 宝钢钢管管产品与与工艺的的设计分分析王治国上海宝钢钢钢管公公司API圆圆螺纹油油管抗粘扣油油管四吋直连连型偏梯梯形螺纹纹套管特殊螺纹纹油管S1355高强度度钻杆钢管张力力减径变变形过程程仿真1 APPI圆螺螺纹油管管API圆圆螺纹油油管是油油田使用用的主要要管材之之一，大大家都十十分关注注其实物物质量。通过计计算机有有限元仿仿真，可可以直观观而深刻刻地认识识影响油油管实物物质量的的主要因因素，从从而有效效地提高高油管的的使用性性能。API不不加厚圆圆螺纹油油管的有有限元模模型上扣后螺螺纹接头头的等效效Vonn Miisess应力

2、分分布不加厚油油管上扣扣后外螺螺纹齿面面接触力力分布计算结果果表明，啮合螺螺纹两端端齿面接接触应力力较高，这说明明为什么么油管在在使用过过程中两两端容易易产生粘粘扣，而而且上扣扣扭矩越越大接触触应力越越高，所所以使用用时应该该严格控控制上扣扣扭矩。外加厚油油管上扣扣后啮合合螺纹齿齿面接触触力的分分布规律律与不加加厚油管管相同，但是接接触力（接触应应力）较较高，这这说明为为什么在在使用过过程中外外加厚油油管比不不加厚油油管更容容易粘扣扣。不加厚油油管在轴轴向拉力力作用下下滑脱时时的变形形情况不加厚油油管在承承受的轴轴向载荷荷增大到到一定限限度时，管体外外螺纹大大端产生生较大的的变形，出现颈颈缩，

3、最最后导致致螺纹接接头滑脱脱。API外外加厚油油管在轴轴向拉力力作用下下的变形形情况在轴向载载荷逐渐渐增大到到某一限限度时，APII外加厚厚圆螺纹纹油管的的管体产产生较大大变形，出现颈颈缩，最最后断裂裂，这说说明螺纹纹接头的的抗滑脱脱强度高高于管体体的抗拉拉强度。外加厚油油管螺纹纹接头抗抗滑脱强强度高，但是它它的抗粘粘扣能力力却低于于不加厚厚油管，通过分分析计算算发现借借助控制制上扣扭扭矩可以以在两者者之间取取得平衡衡，也就就是说，将上扣扣扭矩控控制在AAPI标标准规定定的下限限可以在在保证抗抗滑脱强强度的前前提下提提高螺纹纹抗粘扣扣能力。2 抗粘粘扣油管管油管粘扣扣主要是是由于上上扣后啮啮合

4、螺纹纹齿面间间产生了了分布不不均匀的的接触应应力，特特别是啮啮合螺纹纹两端的的齿面接接触应力力过大，从而引起起粘扣。通过优优化螺纹纹参数，可以使使啮合螺螺纹齿面面接触应应力分布布均匀化化，降低低接触应应力峰值值，提高高螺纹抗抗粘扣能能力。优化后优化前抗粘扣油油管上扣扣后螺纹纹齿面接接触力分分布N80 2 77/8外外加厚油油管，优优化后螺螺纹齿面面接触应应力峰值值降低了了30%左右，螺纹抗抗粘扣能能力明显显提高。3 四吋吋直连型型偏梯形形螺纹套套管为了满足足油田用用户的需需要，我我们除了了开发生生产APPI标准准成品外外，还研研究开发发了多种种满足油油田特殊殊需要的的非APPI标准准成品，四吋

5、直连型型偏梯形形螺纹套套管是其其中之一一。直连型套套管上扣扣后螺纹纹接头的的等效VVon Misses应应力分布布直连型套套管在轴轴向拉力力作用下下螺纹接接头的等等效塑性性应变分分布4 特殊殊螺纹油油管为了满足足深井、超深井井、高压压油气井井等开采采的需要要，宝钢钢开发了了特殊螺螺纹油管管系列BBGT、BGTT1。在在开发过过程中充充分考虑虑油管的的使用条条件，在在计算机机数字环环境中对对油管的的使用性性能进行行预测，反复优优化。BGTBGT螺螺纹接头头上扣后后的等效效Vonn Miisess应力分分布BGT承载时BBGT螺螺纹接头头的等效效Vonn Miisess应力分分布特殊螺纹纹油管承承

6、受管体体屈服强强度800%的轴轴向拉力力和800MPaa内压，这时密密封面的的接触应应力是内内压的55倍左右右，完全全保证了了油管密密封完整整性，而而且螺纹纹接头的的连接强强度不低低于管体体。BGT承载时BBGT螺螺纹接头头的轴向向应力分分布BGT承载时BBGT纹纹接头的的周向应应力分布布计算结果果表明，特殊螺螺纹油管管在承受受管体屈屈服强度度80%的轴向向拉力和和80MMPa内内压时，螺纹接接头的周周向应力力较低，能够适适应含硫硫环境，有很好好的耐应应力腐蚀蚀能力。宝钢自主主开发的的特殊螺螺纹油管管BGTT1，采采用两点点密封的的结构形形式，具具有更好好的使用用性能，计算结结果表明明BGTT

7、1能够够满足高高压油气气井等复复杂井况况对油管管密封完完整性和和结构完完整性的的要求。BGT1BGT11螺纹接接头上扣扣后的等等效Voon MMisees应力力分布BGT1BGT1上扣后BBGT11外螺纹纹齿面及及密封面面接触力力分布5 S1135高高强度钻钻杆宝钢S1135钻钻杆工具具接头的的公端和和母端分分别选用用不同的的内径，这样的的设计方方案降低低了加厚厚和焊接接的工艺艺难度，有效地地保证了了产品的的实物质质量。分分析计算算结果表表明，宝宝钢工具具接头的的连接强强度等同同于公母母端内径径均为669.88mm的的工具接接头，而而大于公公母端内内径均为为88.9mmm的工具具接头。宝钢钻钻

8、杆加厚厚过渡带带满足国国内石油油行业“油管、套管、钻杆、钻铤的的定货补补充技术术条件”Miuu1000mm，R3000mm，承受轴轴向载荷荷时R处处应力集集中系数数为1.04，承受弯弯曲载荷荷时R处处应力集集中系数数为0.94。外螺纹内径d=69.8mm，内螺纹内径d=88.9mm宝钢S1135钻钻杆上扣扣后工具具接头的的等效VVon Misses应应力分布布外螺纹内径d=69.8mm，内螺纹内径d=88.9mm宝钢S1135钻钻杆工具具接头在在轴向拉拉力作用用下的等效Voon MMisees应力力分布内、外螺纹内径d=69.8mmS1355钻杆工工具接头头在轴向向拉力作作用下的的等效Voon MMisees应力力分布内、外螺纹内径d=88.9mmS1355钻杆工工具接头头在轴向向拉力作作用下的的等效Voon MMisees应力力分布R处应力集中系数为1.04宝钢S1135钻钻杆加厚厚过渡带带在轴向向载荷作作用下的的应力分分布R处应力集中系数为0.94宝钢S1135钻钻杆加厚厚过渡带带在弯曲曲载荷作作用下的的应力分分布6 钢管管张力减减径变形形过程仿仿真张减机是是轧制钢钢管的关关键设备备，它决决定了生生产钢管管的规格格、种类类、表面面