Ø244．5mm套管长圆螺纹接头有限元分析

陈颖杰，邓传光 （中石油西南油气田公司勘探事业部，四川 成都610041）

徐婧源 （中石油西南油气田公司输气管理处，四川 成都610500）

马天寿 （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）

王宇 （中石油西南油气田公司勘探事业部，四川 成都610041）

套管螺纹接头部位是套管连接的薄弱环节，油套管失效事故约64%发生在螺纹连接部位，因此提高套管螺纹的连接质量是确保套管柱质量的关键因素之一［1］。在水平井、大位移井下套管过程中，由于摩阻较大要承受较大的轴向力；由于液柱压力作用要承受较大的内外压力；在弯曲井段要承受弯矩的作用；若旋转套管则要承受扭矩；由于套管接箍上扣扭矩的作用接头还要承受预紧力。因此，研究套管螺纹与接箍螺纹在多种载荷 （轴向力、预紧力、内压、外压、弯矩和扭矩）交互作用下的连接应力、应变问题，对正确选用套管、防止套管螺纹连接失效具有重要的意义［2～4］。通过对Ø244．5mm （9in）套管长圆螺纹接头开展有限元分析，建立了套管螺纹与接箍螺纹接触的力学模型和有限元分析模型，分析了长圆螺纹在复杂载荷综合作用下的应力、应变、接触压力等力学特性。

1 弹塑性接触有限元分析方法

根据变分原理和虚功原理，对于互相接触并产生塑性变形的两个物体，设单元接触边界为Ce，而Ωe和Γe分别为单元面积和单元上作用有面力的边界。则根据虚功方程［5～8］有：

式中：｛σe｝为单元内的应力向量；｛δεe｝为单元内虚应变向量；｛｝为单元的体力向量；……