油井管接口螺紋力學(xué)行為和磁化過(guò)程研究.pdf

1、油井管是石油鉆采工業(yè)中必不可少的重要物資，其質(zhì)量安全關(guān)系著整個(gè)采油作業(yè)的順利進(jìn)行，無(wú)論是新產(chǎn)品出廠及使用前還是舊產(chǎn)品的修復(fù)過(guò)程中都需要進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。接口螺紋部位是油井管最薄弱的環(huán)節(jié)，油井管表面損傷、滑脫、斷裂裂紋往往發(fā)生在該處。選取P110油管接頭為研究對(duì)象，在彈塑性力學(xué)的基礎(chǔ)上對(duì)處于機(jī)緊狀態(tài)下相互嚙合的內(nèi)外螺紋各扣牙的力學(xué)行為進(jìn)行分析，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型的解析法和有限元分析的數(shù)值模擬方法，對(duì)該接頭內(nèi)外螺紋各扣牙表面的受力情況及力學(xué)分布規(guī)

2、律進(jìn)行研究，分析表明各螺紋牙上受力分布很不均勻，兩端的幾個(gè)扣牙受力最大，危險(xiǎn)首先發(fā)生在該扣牙處，因此，對(duì)油井管的檢測(cè)重點(diǎn)應(yīng)在接口兩端數(shù)牙。 選擇磁化方式及參數(shù)，采用有限元分析方法對(duì)P110油管接口螺紋區(qū)域的磁場(chǎng)分布進(jìn)行模擬，在接口頂端加10mm厚的墊塊同時(shí)線圈長(zhǎng)度往油管內(nèi)部延長(zhǎng)15mm后，得到了豎直方向的沿螺紋各扣牙表面均勻分布的電磁場(chǎng)，以檢測(cè)螺紋表面的橫向裂紋；同時(shí)對(duì)油管接口部位中心導(dǎo)體法磁化過(guò)程進(jìn)行模擬，得到了以導(dǎo)體為中心，

3、沿螺紋牙走向分布的環(huán)形磁場(chǎng)，以檢測(cè)螺紋表面的縱向裂紋。 此外，為研究缺陷的尺寸參數(shù)對(duì)漏磁場(chǎng)的影響，以磁偶極子理論為依據(jù)，建立了螺紋表面裂紋以及近表面孔洞型缺陷的磁荷模型，分析了缺陷各尺寸參數(shù)對(duì)漏磁場(chǎng)的影響，得出在裂紋深寬比比較大的情況下，裂紋深度越大或裂紋寬度越大，漏磁場(chǎng)信號(hào)均越大，缺陷越容易檢出，而且，缺陷的檢出存在一定的范圍；對(duì)于孔洞型缺陷，缺陷尺寸越大，距離表面位置越近，漏磁信號(hào)越明顯，缺陷越容易檢出，缺陷的檢出同樣存在一

4、定的檢測(cè)范圍。 由于油井管螺紋表面大多為沿螺紋牙走向分布的橫向裂紋，采用有限元分析法重點(diǎn)對(duì)螺紋表面根部橫向裂紋的漏磁場(chǎng)分布進(jìn)行了模擬，分別建立了不同位置、不同尺寸參數(shù)的裂紋，對(duì)缺陷周圍的漏磁場(chǎng)進(jìn)行模擬，得出在模擬過(guò)程中施加的磁化電流作用下，只能檢測(cè)裂紋中心距離螺紋根部0.45mm之內(nèi)的裂紋。裂紋大小、形狀均對(duì)漏磁信號(hào)有重要的影響，裂紋越大越容易檢出，在距離螺紋牙底0.45mm處的裂紋，當(dāng)深度為0.6 mm時(shí)，寬度小于0.6 mm