[發明專利]一種油井管特殊螺紋過盈量優化設計方法

在審

• 申請號: 202010879531.8
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112131766A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 王鵬;謝俊峰;吉楠;耿海龍;趙密鋒;王克林;羅金恒;韓禮紅
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/27;G06F111/06;G06F111/10;G06F113/14;G06F119/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

1.一種油井管特殊螺紋過盈量優化設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：基于響應面法建立油井管特殊螺紋過盈量的優化設計模型；

步驟2：采用基于靈敏度分析方法改進的非支配排序遺傳算法對步驟1建立優化設計模型進行多目標優化，求出Pareto最優解集合；

步驟3：結合油井管的實際工況，根據適用性設計要求，從步驟2得到的Pareto最優解集合中選擇最優解。

2.如權利要求1所述的油井管特殊螺紋過盈量優化設計方法，其特征在于，步驟1具體為：以若干個典型極限工況載荷點的密封面密封性定量要求構造優化目標函數，以錐度螺紋加工和/或測量控制點頂徑為優化設計變量，以特殊螺紋上卸扣不發生粘扣要求和螺紋接頭結構完整性要求確定優化設計變量的約束條件，運用有限元數值模擬建立密封面密封性目標函數和不同螺紋過盈量設計變量之間的聯系，通過數值模擬構造一系列用于評估目標函數的試驗數據點。

3.如權利要求2所述的油井管特殊螺紋過盈量優化設計方法，其特征在于，試驗數據點構造完成后，根據構造的試驗數據點基于試驗結果構造近似響應曲面函數，并對響應曲面函數進行顯著性檢驗和優化計算。

4.如權利要求2所述的油井管特殊螺紋過盈量優化設計方法，其特征在于，以若干個典型極限工況載荷點的密封面密封性定量要求構造優化目標函數，所述構造優化目標函數滿足以多個典型極限載荷點的密封面密封強度與泄漏臨界閾值之間的差值最大，即：

F(σ_c)＝Max(W_a-W_ac)，

其中，密封強度W_a為：

式中，σ_c為密封面實際接觸壓力，L_ES為密封面實際接觸寬度；泄漏臨界閾值W_ac為：

式中，P_gas為管體內壓，P_atm為大氣壓力。

5.如權利要求2所述的油井管特殊螺紋過盈量優化設計方法，其特征在于，特殊螺紋上卸扣不發生粘扣要求為：螺紋上扣嚙合后牙頂與牙底的接觸壓力小于等于90％管材最小屈服強度。

6.如權利要求2所述的油井管特殊螺紋過盈量優化設計方法，其特征在于，螺紋接頭結構完整性要求為：螺紋上扣后接箍端部應力集中部位的最大等效應力小于等于95％管材最小屈服強度。

7.如權利要求1所述的油井管特殊螺紋過盈量優化設計方法，其特征在于，步驟2中，進行多目標優化包括適應度評估過程中對個體的Pareto排序值進行評估，同時通過引入個體變量和Pareto排序值的均值和標準差來評估優化趨勢對個體周圍種群密度信息的敏感性。

8.如權利要求7所述的油井管特殊螺紋過盈量優化設計方法，其特征在于，適應度評估過程中，采用6σ水平靈敏度方法對不同級別個體周圍的種群密度信息進行評估，使個體的下代遺傳遠離種群不活躍的區域。