石油套管接頭提出了更高的要求,傳統(tǒng)的API螺紋接頭面臨諸多挑戰(zhàn)[1-2]。與普通的API螺紋接頭相比,特殊扣石油套管接頭具有相當(dāng)于管體本身的抗拉強度、優(yōu)良的密封穩(wěn)定性以及更好的抗腐蝕能力,已被廣泛使用[3-4]。為了保證石油套管接頭的連接強度和密封性能,對上扣扭矩要嚴格控制:既要保證總扭矩在合理的范圍內(nèi),又要使扭矩在螺紋、密封面、臺肩上得到合理分配。然而特殊扣石油套管接頭的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,不同于標準的API螺紋接頭,因此至今沒有給出統(tǒng)一的上扣扭矩計算公式。在對石油套管接頭進行分析時主要采用全尺寸試驗法[5]和有限元法[6-7],相關(guān)的理論分析較少。本文結(jié)合厚壁圓筒線彈性理論、二維軸對稱有限元法和API扭矩臺肩上扣扭矩計算方法,建立了石油套管接頭的上扣扭矩計算公式。 　　1套管接頭上扣扭矩分析 　　特殊扣石油套管接頭由接箍和管體兩部分組成,如圖1所示。為了滿足一定的密封性能,在接頭端部設(shè)有錐面對錐面的金屬密封和扭矩臺肩,扭矩臺肩一般采用逆向結(jié)構(gòu),除了起輔助密封作用外,還起過載保護的作用。連接螺紋采用錐管螺紋,螺紋長度為L0。螺紋主要起連接作用,在設(shè)計螺紋牙時主要考慮連接強度。本接頭采用的螺紋結(jié)構(gòu)見圖2。為了防止松扣以及跳扣現(xiàn)象[8],使套管接頭能夠承受相當(dāng)于管體的抗拉強度,采用鉤型螺紋牙(螺紋的承載角為負值)。由于承載角過小不易加工,采用-3°承載角;為了改螺紋牙接