发布时间 : 星期二 文章特殊螺纹接头密封面接触压力概率分布分析更新完毕开始阅读80562dc008a1284ac850438c
图5
表2 最大接触压力与接触长度的分布参数
接触压力（MPa） 接触长度（mm） 平均值 467.5 0.4710
（a）最大密封压力频率分布 （b）密封接触长度频率分布
标准方差 239.0 0.2357 最大值 931.6 0.6323 最小值 0 0 如上所述，为了避免密封面上凸凹不平形成气体泄漏通道，接头密封面接触压力和接触长度必须满足一定条件。文献[5]提出接触压力的积分必须满足一定条件才可保证密封性，对确定的结构来说，接触压力大，接触长度就大，最主要的是足够的压力消除表面的凸凹空隙，足够的长度保证残留空隙不形成通道。对示例Ф88.9mm×6.45mm N80钢级特殊接头，假设同时满足以下条件才能保证密封：
1）接触压力大于100MPa。
2）接触长度应大于0.1mm。50次计算（模拟50个接头的随机参数组合），有7次不满足。 计算结果显示，50次计算（模拟50个接头的随机参数组合）中有7次不满足上述条件，且。据此计算示例接头密封可靠度为：
p??(pc?100,Lc?0.01)?1??(pc?100)??(Lc?0.01)??(pc?100)?(Lc?0.01) ?1?7/50?86%即该接头在表1规定参数下加工，密封的可靠度为86%。对于4000米的井深，约有400个接头，在此条件下的密封可靠度为6.3×10-27，即肯定发生泄漏。
当然，如果使用性能优良的螺纹脂，或降低密封面的粗糙度，或对密封面进行特殊的表面处理，可以降低密封面接触压力与接触长度的要求，从而提高接头密封可靠度。但是表2显示，如果不改变接头加工控制参数，接触压力和接触长度都有为0的可能，可以肯定的是，即使完善密封面的表面技术，也不能保证较大的密封可靠度。 讨论与总结
综上所述，特殊螺纹接头的密封性能与螺纹、密封面、材料及载荷相关，具有不确定性，可利用成熟有限元软件的概率分析功能来模拟计算特殊接头密封可靠度。
对特殊螺纹接头计算示例表明，一定的加工参数组合下，密封面上的接触压力的为0，接
触长度也为0，无法保证接头的密封性。在设定的条件下，示例接头密封可靠度仅为86%。即使通过改善螺纹脂、密封面质量等因素，没有接触压力的情况下，接头也肯定发生泄漏。
有了单个接头的密封可靠度的计算方法，就可以计算整个管柱的密封可靠度，进行管柱的可靠性设计与剩余寿命评估，优化螺纹密封结构与参数加工公差设计，提高接头的密封可靠性。
参考文献
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[3] A. B. Bradley, S. Nagasaku, E. Verger. Premium Connection Design, Testing, and Installation for HPHT Sour Wells. Society of Petroleum Engineers. SPE High Pressure-High Temperature Sour Well Design Applied Technology Workshop held in The Woodlands, Texas, U.S.A., 17-19 May 2005. SPE 97585
[4] Kirk Hamilton, Brian Wagg, Tim Roth. Using Ultrasonic Techniques to Accurately Examine Seal Surface Contact Stress in Premium Connections
[5]G. R. Murtagian, V. Fanelli, J. A. Villasante, etc. Sealability of Stationary Metal-to-Metal Seals. Journal of Tribology, JULY 2004, Vol. 126:591:596