ОБҐРУНТУВАННЯ ЗАСТОСУВАННЯ ДВООПОРНИХ РІЗЬБОВИХ З’ЄДНАНЬ ПУСТОТІЛИХ НАСОСНИХ ШТАНГ
DOI:
https://doi.org/10.31471/1993-9965-2019-1(46)-7-15Ключові слова:
напруження, втома, герметичність, натяг, параметрична геометрична модель, метод скінченних елементів, ітеративне проектування.Анотація
Частими відмовами стандартних різьбових з’єднань пустотілих насосних штанг є їх втомні поломки, самовідґвинчування та втрата герметичності. В основному, це спричинено такими недоліками конструкції, як нерівномірний розподіл навантаження по витках різьби, недостатня площа опори, концентрація напружень у зарізьбовій канавці, низький опір навантаженням згину і кручення. За допомогою ітеративного проектування, яке базується на параметричному геометричному моделюванні та методі скінченних елементів, обґрунтовано доцільність застосування двоопорних різьбових з’єднань для пустотілих насосних штанг та удосконалено їх конструкцію. Удосконалене з’єднання має два опорних торця, модифіковані зарізьбові канавки з еліптичним профілем, корекцію першого витка різьби ніпеля та оптимальні величини натягів. Завдяки цьому з'єднання володіє більшою герметичністю, міцністю під час згину, кручення та стиску, вищим опором до самовідґвинчування, більш рівномірним розподілом навантаження на витки та більшою втомною міцністю у порівнянні зі стандартним. Збільшено значення коефіцієнта запасу втомної міцності в зоні першого витка ніпеля на 13..14 одиниць, в зоні останнього витка муфти на 2,6...4, в зоні зарізьбової канавки ніпеля на 0...0,4. Застосування пружного елемента на додатковій опорі дозволило збільшити допуск натягу на ній до 0,2 мм, що робить непотрібним контроль натягу перед зґвинчуванням. Навіть після пошкодження пружної частини та втрати натягу на додатковій опорі з'єднання буде міцнішим за стандартне. У разі ремонту штанг удосконалені ніпелі можна легко впровадити шляхом приварювання їх до тіла штанги. Існує також можливість впровадження двоопорних циліндричних з’єднань без значної модифікації стандартного ніпеля.
Завантаження
Посилання
Kopei V. B. Pidvyshchennia resursu shtanhovoi kolony pry vydobutku parafinystykh naft: dys. ... kand. tekhn. nauk : 05.05.12. Ivano-Frankivsk, 2004. 175 p.
The NOV Grant PridecoTM GPDS connection. URL: https://www.nov.com/Segments/ Wellbore_Technologies/Grant_Prideco/Connection_Technologies/Grant_Prideco_Double_Shoulder_(GPDS)_connection.aspx (Last accessed: 10.02.2019).
Ultra high torque double shoulder tool joint: US Patent No: 5908212 ; filed May 2, 1997 ; date of patent Jun. 1, 1999.
Analiz suchasnykh konstruktsii zamkovykh ziednan obvazhnenykh burylnykh trub / Artym V. I. ta in. Naftohazova enerhetyka. 2017. No 2(28). P. 22-30.
Numerical and experimental distribution of stress fields for double shoulder tool joint / Yuanhua Lin et al. Engineering Failure Analysis. 2011. Volume 18, Issue 6. P. 1584-1594.
Zhu X., Zhi Z. Design of an ultra-high torque double shoulder drill-pipe tool joint for extended reach wells. Natural Gas Industry B. 2017. Volume 4, Issue 5. P. 374-381.
Dong L., Zhu X., Yang D. Study on mechanical behaviors of double shoulder drill pipe joint thread. Petroleum. 2018. URL : https://doi.org/10.1016/j.petlm.2018.01.004 (Last accessed: 10.02.2019).
Three-dimensional mechanical analysis of the double-shouldered tool joint / Di Q. et al. Shiyou Xuebao/Acta Petrolei Sinica. 2012. Volume 33. P. 871-877.
The influence of clearance of secondary shoulder on performance of double shoulder drill pipe joint / Chen F. et al. Gongcheng Lixue/Engineering Mechanics. 2013. Volume 30. P. 353-357.
Kopei V. B. Abstraktna model informatsiinoi systemy pidtrymky zhyttievoho tsyklu vyrobu. Prykarpatskyi visnyk NTSh. Chyslo. 2017. No 2(38). P. 71-96.
Sines G. Behavior of metals under complex static and alternating stresses / eds. G. Sines, J. L. Waisman. Metal Fatigue. New-York : McGraw-Hill, 1959. P. 145-169.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторські права....