[发明专利]单台肩钻具接头的极限工作扭矩的确定方法

权利要求书

1.一种单台肩钻具接头的极限工作扭矩的确定方法，其特征在于，包括：

根据待测量的单台肩钻具接头的结构参数，获取所述单台肩钻具接头的极限工作扭矩计算模型；

根据所述极限工作扭矩计算模型，获取所述单台肩钻具接头的预先设置的每个轴向拉力对应的极限工作扭矩，所述轴向拉力为至少一个，且所述轴向拉力与所述极限工作扭矩一一对应。

2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述获取所述单台肩钻具接头的预先设置的每个轴向拉力对应的极限工作扭矩之后，所述方法还包括：

根据所述极限工作扭矩计算模型，获取单台肩钻具接头的安全工作区域。

3.根据权利要求2所述的确定方法，其特征在于，所述根据待测量的单台肩钻具接头的结构参数，获取所述单台肩钻具接头的极限工作扭矩计算模型，包括：

对所述单台肩钻具接头选取测量点进行材料性能测试，获取所述单台肩钻具接头材料的力学性能参数。

4.根据权利要求3所述的确定方法，其特征在于，所述根据待测量的单台肩钻具接头的结构参数，获取所述单台肩钻具接头的极限工作扭矩计算模型，还包括：

获取所述单台肩钻具接头的结构参数；

根据所述结构参数建立所述单台肩钻具接头的三维几何模型，并对所述三维几何模型进行有限元网格划分为至少十万个单元；

根据所述力学性能参数和有限单元的所述三维几何模型，计算获取所述单台肩钻具接头的单元应力；

根据所述单元应力和所述力学性能参数，获取设置的每个轴向拉力对应的极限工作扭矩；

根据现有API RP 7G标准获取所述单台肩钻具接头的零轴向拉力对应的极限工作扭矩，并验证根据所述单元应力和所述力学性能参数获取的零轴向拉力对应的极限工作扭矩是否正确；

若正确，则根据至少五个所述轴向拉力与所述极限工作扭矩，获取所述单台肩钻具接头的所述极限工作扭矩计算模型。

5.根据权利要求4所述的确定方法，其特征在于，所述根据所述力学性能参数，计算获取所述单台肩钻具接头的单元应力，包括：

根据基于拉格朗日描述的单台肩钻具接头单元控制方程以及格林应变张量的增量公式，获取单台肩钻具接头的有限元控制方程；

根据所述力学性能参数，采用所述有限元控制方程获取所述单台肩钻具接头的每个单元的变形；

根据每个所述单元的变形以及所述单台肩钻具接头的材料本构关系获取单元应力。

6.根据权利要求5所述的确定方法，其特征在于，所述单台肩钻具接头的力学性能参数包括所述单台肩钻具接头的弹性模量、泊松比和最大拉伸应变。

7.根据权利要求6所述的确定方法，其特征在于，所述单台肩钻具接头的有限元控制方程为：

其中，c^T为单元节点位移扩阶到该单台肩钻具接头结构系统节点位移的布尔矩阵c的转置矩阵，S为基尔荷夫应力张量，B^T为单元应变矩阵B的转置矩阵，N^T为单元形函数N的转置矩阵，V为单台肩钻具接头的初始构型的体积；A为单台肩钻具接头的初始构型的表面积；dA单台肩钻具接头的初始构型的单元表面积的微分，dV为单台肩钻具接头的初始构型的单元体积的微分；F为每个网格单元表面上的力载荷矢量。

8.根据权利要求4至7任一项所述的确定方法，其特征在于，所述单台肩钻具接头的所述极限工作扭矩计算模型为：

M＝-10^-9*T³+5*10^-6*T²-0.0076*T+30.463；

其中，M表示极限工作扭矩，T表示轴向拉力。

9.根据权利要求8所述的确定方法，其特征在于，对所述三维几何模型进行有限元网格划分的单元个数为33.27万个；在所述单台肩钻具接头材料性能测试时选取的测试点的个数不小于20个。