[发明专利]一种降级钻杆接头抗拉性能快速评价方法

摘要

本发明提供一种降级钻杆接头抗拉性能快速评价方法，其在利用专用工具或装备测量降级钻杆接头几何结构参数和材料力学性能参数的基础上，利用有限元前处理软件对降级钻杆接头三维几何模型进行网格划分，建立降级钻杆接头三维有限元模型，并利用非线性有限元分析软件ABAQUS进行计算，得到降级钻杆接头在复杂载荷作用下的三维应力特征。在此基础上,计算降级钻杆接头的抗拉强度。本评价方法可以评价降级钻杆接头在上扣扭矩、轴向拉力等复杂外载荷作用下的抗拉性能，从而评估降级钻杆接头的安全性。其对认清降级钻杆接头的载荷极限、指导降级钻杆接头的使用，确保钻井作业安全具有十分重要的意义。

主权项

一种降级钻杆接头抗拉性能快速评价方法，其特征在于，采用专用工具或装备测量降级钻杆接头的几何参数和所用材料的力学性能参数，利用三维有限元计算方法，考虑偏磨的影响，综合分析降级钻杆接头的三维力学特性，实现降级钻杆接头抗拉性能的快速评价，具体步骤如下：1）利用专用工具测量新钻杆接头及一级、二级降级钻杆接头的几何参数，包括接头外径、内径、螺纹、母扣镗孔、公扣鼻端、台肩参数；2）利用材料性能测试装备测试接头材料的应力‑应变关系，材料失效时的塑性应变；3）利用CAD几何建模软件建立新钻杆接头、降级钻杆接头的三维几何模型；4）利用有限元前处理软件对钻杆接头进行网格划分，建立其三维有限元模型；包含螺纹、母扣镗孔、公扣鼻端、台肩特征；5）利用非线性有限元分析软件ABAQUS定义螺纹啮合面、台肩接触面之间的接触关系，包括法向接触关系和切向接触关系；定义材料属性、边界条件、载荷工况，所述材料属性由步骤2）获得，同时根据步骤2）试验数据确定材料失效时的塑性应变，将其作为材料失效准则加入到模型中，所述边界条件根据实际井况确定，所述载荷工况包括上扣扭矩、轴向拉伸载荷；随后利用ABAQUS进行计算分析；6）得到钻杆接头的von Mises应力分布云图，考察其峰值及分布状态对接头连接性能的影响；根据计算过程中轴向拉力施加曲线，确定降级钻杆接头的抗拉性能。