[发明专利]一种双台肩钻杆接头副台肩间隙确定方法

权利要求书

1.一种双台肩钻杆接头副台肩间隙确定方法，其特征在于，根据复杂载荷作用下双台肩钻杆接头三维应力应变特征，确定不同井深不同轴向力条件下双台肩钻杆接头的最佳副台肩间隙，具体步骤如下：

1)利用专用工具测量双台肩钻杆接头的几何参数，包括接头外径、内径、螺纹牙参数、母扣镗孔、公扣鼻端和台肩参数；

2)利用材料性能测试装备测试接头材料的名义应力-名义应变关系曲线，测定材料失效时的塑性应变；

3)基于双台肩钻杆接头几何参数特征，建立双台肩钻杆接头三维几何模型；

4)基于分块网格划分方法，对双台肩钻杆接头进行数学离散，建立包含螺纹牙螺旋升角、主台肩和副台肩结构的钻杆接头三维弹塑性有限元模型；

5)建立双台肩钻杆接头公扣和母扣啮合面之间的接触关系、主台肩啮合面和副台肩啮合面之间的接触关系，包括法向接触关系和切向接触关系；定义材料属性、边界条件和载荷工况，所述载荷工况包括上扣扭矩、轴向拉伸、弯矩和工作扭矩的外载荷单独作用或联合作用；

6)分析双台肩钻杆接头的von Mises应力分布云图，考察其峰值及应力分布状态对接头连接性能的影响；分析台肩啮合面的接触压力分布云图，考察接触压力分布状态对接头连接强度和密封性能的影响；

7)重复步骤3)、4)、5)、6)，分别具有不同副台肩间隙的双台肩钻杆接头有限元模型，分析副台肩间隙对双台肩钻杆接头三维受力特征的影响；

8)基于弹塑性有限元分析得到不同轴向拉力条件下副台肩间隙对双台肩钻杆接头极限工作扭矩的影响，根据极限工作扭矩最大原则确定“最佳副台肩间隙A”；同时，根据副台肩啮合面接触力分布特征及von Mises应力峰值特征，基于副台肩处最大von Mises应力低于材料屈服强度60％准则，确定“最佳副台肩间隙B”；综合“最佳副台肩间隙A”和“最佳副台肩间隙B”确定双台肩钻杆接头的最佳副台肩间隙，以适应不同井深不同轴向力要求。

2.根据权利要求1所述的双台肩钻杆接头副台肩间隙确定方法，其特征在于，根据具有不同副台肩间隙特征的双台肩钻杆接头在上扣扭矩、轴向拉力、弯矩、工作扭矩外载荷综合作用下的应力特征，基于三维弹塑性有限元计算确定该型双台肩钻杆接头适合特定作业井深的最佳副台肩间隙。

3.根据权利要求1所述的双台肩钻杆接头副台肩间隙确定方法，其特征在于，所述的双台肩钻杆接头为任何一种目前使用的双台肩钻杆接头。

4.根据权利要求1所述的双台肩钻杆接头副台肩间隙确定方法，其特征在于，在所述步骤2)中，利用材料性能测试装备测定接头材料的名义应力-名义应变关系曲线和材料失效时的塑性应变，并通过换算得到材料的真实应力-塑性应变关系曲线。