| 主权项 |
1.一种偏梯形特殊扣螺纹石油套管螺纹过盈量控制方法，其特征在于，包括下述步骤：（1）根据常规经验确定偏梯形特殊扣螺纹石油套管螺纹过盈量及加工公差，过盈量及加工公差之和记为δ；（2）确定作用于所述石油套管螺纹的最大螺纹拧紧扭矩：用T<sub>1</sub>表示螺纹扭矩，通过公式（1）计算；用T<sub>2</sub>表示密封面扭矩，通过公式（2）计算；用T<sub>3</sub>表示圆锥扭矩，通过公式（3）计算；用T<sub>4</sub>表示台肩扭矩，通过公式（4）计算；<img file="FDA0000439051040000011.GIF" wi="703" he="114" /><img file="FDA0000439051040000012.GIF" wi="711" he="113" /><img file="FDA0000439051040000013.GIF" wi="736" he="118" />T<sub>4</sub>=20%×（T<sub>1</sub>+T<sub>2</sub>+T<sub>3</sub>）（4）现场钻井作业时，控制所述石油套管螺纹的最大螺纹拧紧扭矩范围为T<sub>s</sub>=（0.9-1.1）×（T<sub>1</sub>+T<sub>2</sub>+T<sub>3</sub>+T<sub>4</sub>）。公式中：d<sub>2</sub>为螺纹的中径，即在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱面的直径，等于螺纹平均直径；<img file="FDA0000439051040000015.GIF" wi="48" he="57" />为螺纹升角，在中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线的平面的夹角；<img file="FDA0000439051040000016.GIF" wi="54" he="58" />为螺纹当量摩擦角，是摩擦系数的逆正切角度；Q<sub>1</sub>为作用于石油套管轴向的力，取决于石油套管的自重；Q<sub>2</sub>为克服螺纹过盈量及加工公差产生的轴向压力，<![CDATA[<math><mrow><msub><mi>Q</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>384</mn><mo>.</mo><mi>δ</mi></mrow><msup><mrow><mn>25</mn><mi>L</mi></mrow><mn>3</mn></msup></mfrac><mo>.</mo><mfrac><mrow><msub><mi>I</mi><mn>1</mn></msub><mo>.</mo><msub><mi>I</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>I</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>I</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><mo>;</mo></mrow></math>]]></maths>Q<sub>3</sub>为拧紧石油套管时，克服套管与接箍的圆锥面接触所产生的轴向力，Q<sub>3</sub>＝N.sinγ；L为螺纹牙高度，L＝(D-d<sub>1</sub>)/2；E为套管材料的弹性模量；I<sub>1</sub>为接箍螺纹牙的惯性矩,I<sub>1</sub>=πDb<sup>3</sup>/24I<sub>2</sub>为套管螺纹牙的惯性矩，I<sub>2</sub>=πd<sub>1</sub>b<sup>3</sup>/24D为公称直径，即与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱体的直径；d<sub>1</sub>为螺纹的最小直径,即与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱体的直径；N为两圆锥体之间的接触变形力,N＝2A.tgγ.E.S;γ为接箍的圆锥角度；A为套管与接箍接触后的移动距离；S为套管与接箍的接触面积；（3）根据步骤（2）所得实际控制的最大螺纹拧紧扭矩T<sub>s</sub>，通过有限元方法计算螺纹最大接触应力；（4）如果最大接触应力不超过螺纹材料屈服强度的80%，则以步骤（1）确定的过盈量及加工公差进行加工；如果最大接触应力超过螺纹材料屈服强度的80%就减小螺纹加工公差或重新设计确定过盈量，重复步骤（1）至步骤（3）。 |
