[發明專利]雙臺肩鉆具接頭的極限工作扭矩的確定方法

有效

• 申請號: 201410594673.4
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN105631178B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 李寧;狄勤豐;滕學清;陳鋒;王春生;王文昌;馮少波
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 劉芳

1.一種雙臺肩鉆具接頭的極限工作扭矩的確定方法，其特征在于，包括：

根據待測量的雙臺肩鉆具接頭的結構參數，獲取所述雙臺肩鉆具接頭的極限工作扭矩計算模型；

根據所述極限工作扭矩計算模型，獲取所述雙臺肩鉆具接頭的預先設置的每個軸向拉力對應的極限工作扭矩，所述軸向拉力為至少一個，且所述軸向拉力與所述極限工作扭矩一一對應。

2.根據權利要求1所述的確定方法，其特征在于，所述獲取所述雙臺肩鉆具接頭的預先設置的每個軸向拉力對應的極限工作扭矩之后，所述方法還包括：

根據所述極限工作扭矩計算模型，獲取雙臺肩鉆具的安全工作區域。

3.根據權利要求2所述的確定方法，其特征在于，所述根據待測量的雙臺肩鉆具接頭的結構參數，獲取所述雙臺肩鉆具接頭的極限工作扭矩計算模型，包括：

獲取所述雙臺肩鉆具接頭的結構參數；

根據所述結構參數建立所述雙臺肩鉆具接頭的三維幾何模型，并對所述三維幾何模型進行有限元網格劃分為至少十萬個單元；

測量獲取所述雙臺肩鉆具接頭材料的力學性能參數。

4.根據權利要求3所述的確定方法，其特征在于，所述根據待測量的雙臺肩鉆具接頭的結構參數，獲取所述雙臺肩鉆具接頭的極限工作扭矩計算模型，還包括：

根據所述力學性能參數，計算獲取所述雙臺肩鉆具接頭的單元應力；

根據所述單元應力和所述力學性能參數，獲取設置的每個軸向拉力對應的極限工作扭矩；

根據現有雙臺肩鉆具接頭的抗扭強度計算公式，計算獲取零軸向拉力對應的極限工作扭矩，并驗證根據所述單元應力和所述力學性能參數獲取的零軸向拉力對應的極限工作扭矩是否正確；

若正確，則根據至少五個所述軸向拉力與所述極限工作扭矩，獲取所述雙臺肩鉆具接頭的所述極限工作扭矩計算模型。

5.根據權利要求4所述的確定方法，其特征在于，所述根據所述力學性能參數，計算獲取所述雙臺肩鉆具接頭的單元應力，包括：

根據基于拉格朗日描述的雙肩臺鉆具接頭單元控制方程以及格林應變張量的增量公式，獲取雙肩臺鉆具接頭的有限元控制方程；

根據所述力學性能參數，采用所述有限元控制方程獲取所述雙臺肩鉆具接頭的每個單元的變形；

根據每個所述單元的變形以及所述雙肩臺鉆具接頭的材料本構關系獲取單元應力。

6.根據權利要求5所述的確定方法，其特征在于，所述雙臺肩鉆具接頭的力學性能參數包括所述雙臺肩鉆具接頭的彈性模量、泊松比和最大拉伸應變。

7.根據權利要求6所述的確定方法，其特征在于，所述雙肩臺鉆具接頭的有限元控制方程為：

其中，c^T為單元節點位移擴階到該雙臺肩鉆具接頭結構系統節點位移的布爾矩陣c的轉置矩陣，S為基爾荷夫應力張量，B^T為單元應變矩陣B的轉置矩陣，N^T為單元形函數N的轉置矩陣，V為雙臺肩鉆具接頭的初始構型的體積；A為雙臺肩鉆具接頭的初始構型的表面積；dA雙臺肩鉆具接頭的初始構型的單元表面積的微分，dV為雙臺肩鉆具接頭的初始構型的單元體積的微分，F為每個網格單元表面上的力載荷矢量。

8.根據權利要求3至7任一項所述的確定方法，其特征在于，所述雙臺肩鉆具接頭的所述極限工作扭矩計算模型為：

M＝-0.0028*T+44.506 T≤3600kN，

M＝-8*10^-6*T³+0.0938*T²-346.67*T+427245 3600kN≤T≤3824.4kN；

其中，M表示極限工作扭矩，T表示軸向拉力。

9.根據權利要求8所述的確定方法，其特征在于，對所述三維幾何模型進行有限元網格劃分的單元個數為33.35萬個；在所述雙臺肩鉆具接頭材料性能測試時選取的測試點的個數不小于20個。