针对特殊螺纹油管下井后仍存在密封失效的问题,提出采用金属磁记忆和超声相结合的检测技术应用于特殊螺纹油管密封性能的检测。搭建金属磁记忆检测系统,采集上扣前后接头的磁记忆信号,提取并分析特征参数磁记忆信号梯度值。结果表明:磁信号梯度值可以表征螺纹形貌;上扣后啮合螺纹应力分布不均,起始端磁信号梯度值大,应力集中程度高。搭建超声检测系统,采集上扣前后油管密封面回波信号,计算声强反射系数,并利用声强反射系数与接触应力的关系得到密封面接触应力分布。结果表明,上扣后密封面环形带上保持了较高的接触应力,具有一定密封能力。磁-声结合的检测方法实现了对接头螺纹连接部位应力集中情况和密封面接触应力分布的检测,进而可评估密封性能,为保障油管下井服役提供了更安全更有效的密封检测手段。

特殊螺纹油管密封面接触压力大小和分布对其密封性能有重要影响。对双粗糙表面施加压力模拟油管螺纹密封面接触过程,获取不同压力下接触界面超声回波信号,分析频谱特征参数与接触应力大小的关系。对幅度谱进行归一化处理,计算了不同压力及加载次数下每一频率下的反射系数。分析结果表明:归一化幅度谱出现两个极值,分别在5和8 MHz处,加载过程中频率发生偏移;反射系数随压力增加呈非线性减小,随加载次数增加,反射系数曲线趋于重合。计算了回波中心频率并进行了拟合,拟合结果表明,中心频率随接触压力呈双线性变化趋势,小压力范围内呈线性降低,压力继续增大时回波中心频率增大,且多次加载时,双线性交点向低压高频方向偏移。研究结果可为油管密封面接触压力超声检测的定量表征提供数据支撑。

水下井口连接器作为连接高压井口与水下采油树、防止井内高温高压流体泄漏的关键设备,其承受着极其恶劣的载荷作用。为研究内压工况下流体渗透压力对井口连接器金属-金属密封的影响,以自主研制的井口连接器为对象,考虑流体渗透压力对VX钢圈密封性能的影响,运用ABAQUS软件分析了井口连接器在预紧和内压工况下的密封性能,探究了预紧力、介质压力、密封圈材料性能和结构参数对其接触应力的影响规律。研究结果表明:轴向预紧力是影响连接器密封性能的重要因素,在保证连接器结构强度下应尽量增大预紧力;随着内压的增大,上密封面的接触应力增加,趋势与下密封面相比较增加速率变低,且下密封面接触应力大于上密封面;316L不锈钢满足密封准则,用其作为密封圈材料更为经济;最优密封锥面锥角α为22.75°,最优密封面宽度b0为28 mm。所得结论可为其他...

水下井口连接器是海洋油气勘探开发的重要设备,其中VX钢圈密封性能直接影响到整个水下生产系统的安全。为解决目前水下井口连接器分析中采用二维轴对称模型,存在建模不准确的问题,基于ABAQUS软件建立了水下井口连接器有限元三维模型,分析了预紧和生产工况下的VX钢圈密封性能,探讨了材料属性以及循环内压对密封性能的影响。分析结果表明:在预紧和生产工况下,VX钢圈密封性能良好,表面接触应力在环向分布上有一定的波动;材料对密封性能的影响主要体现在屈服强度上,接触应力随屈服强度的增加而提高;在0~155.25 MPa循环内压作用下,连接器的密封性能逐渐降低,因此不能多次使用。研究成果可为VX钢圈的生产和使用提供理论支撑。