Стрелков К. С. Применение модели деформационного упрочнения для оценки герметичности премиальных резьбовых соединений // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. 2026. № 2(68). С. 119-131. DOI: https://doi.org/10.37972/chgpu.2026.68.2.008. EDN: GMZHZY.

Автор(ы)

Стрелков К. С. — Институт проблем механики им. А. Ю. Ишлинского РАНORCID

Название статьи

Применение модели деформационного упрочнения для оценки герметичности премиальных резьбовых соединений

Название (англ.): Application of the strain hardening model for sealability estimation of premium threaded connections

Индекс(ы) УДК

—

DOI

10.37972/chgpu.2026.68.2.008

EDN

GMZHZY

Ключевые слова

ползучесть; модель деформационного упрочнения; вязкоупругость; премиальные резьбовые соединения; герметичность

Аннотация

Представлены результаты экспериментального исследования ползучести материала класса прочности P110, применяемого для изготовления труб нефтегазового сортамента с резьбовыми соединениями класса «Премиум». Математическое описание накопления деформаций ползучести в процессе эксплуатации соединения выполнено с использованием модели деформационного упрочнения. Идентификация параметров модели осуществлялась посредством численного решения нелинейного дифференциального уравнения методом Рунге–Кутты четвертого порядка и последующей минимизации отклонений между расчетными и экспериментальными данными. При прогнозировании обусловленной ползучестью релаксации контактных давлений в радиальном уплотнении типа «металл–металл» проведено сопоставление результатов, полученных по модели деформационного упрочнения и вязкоупругой модели Максвелла–Вихерта. При этом в качестве нагрузки был выбран самый тяжелый режим эксплуатации нефтегазовой колонны: действие внутреннего давления и растяжения с выдержкой в течении заданного временного интервала. После выдержки было реализовано нагружение в соответствии с требованиями стандартов, регламентирующих проведение натурных испытаний для имитации эксплуатации резьбового соединения в скважине: воздействие осевых растягивающих и сжимающих нагрузок с внутренним и внешним давлениями со специальной последовательностью нагружения. Оценка герметичности резьбового соединения с учетом релаксации контактных давлений проводилась на основе сформулированного критерия по газонепроницаемости, характеризующего способность уплотнительного узла сохранять герметичность в условиях действия газовой среды. Сравнение двух моделей наглядно показывает консервативность модели деформационного упрочнения для оценки релаксации контактных давлений в условиях ползучести. Разработанная методика может быть применима при конструировании резьбовых соединений класса «Премиум» и оценки возможности их эксплуатации в условиях высокотемпературных скважин и при использовании специальных методов добычи нефти и газа.

Финансирование

Название программы финансирования: Исследование выполнено по теме государственного задания (государственный регистрационный номер 124012500437-9).. Номер программы финансирования: 124012500437-9. Организация, предоставившая финансирование: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации.

Даты

Поступила: 01.05.2026; Принята: 10.09.2026; Опубликована: 29.10.2026

Страницы

119-131

Полная версия статьи

Скачать PDF

QR-код EDN

1. Стрелков К. С. Теоретическое и экспериментальное исследование ползучести стали марки P110 // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. 2025. 4(66). С. 157–165. DOI: 10.37972/chgpu.2025.66.4.010.
2. Merliahmad M., Giacomel B., Sakura K. Casing Connection Selection for Geothermal Applications Using Input From HPHT and Thermal Wells Testing Protocols // SPE/GRC Workshop: High-Temperature and Corrosion in Drilling and Production—Exploring Geothermal and Oil and Gas Synergies. Melbourne, Australia, 2017.
3. ГОСТ Р ИСО 13679-2023. Трубы стальные обсадные и насосно-компрессорные для нефтяной и газовой промышленности. Методы испытаний резьбовых соединений. Москва: Федеральное агентство по техническому регулированию, 2023.
4. Резьбовое соединение трубных изделий нефтепромыслового сортамента: 2767871 / Д. В. Никифоров, К. С. Стрелков. Заявл. 2022. Опубл. 22.03.2022. Бюл. № 9.
5. Малинин Н. Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. 2-е изд. Москва: Машиностроение, 1975. 398 с.
6. Strelkov K. S., Murashkin E. V. Sealability of Premium Threaded Connections under Creep // Mechanics of Solids. 2025. Vol. 60, no. 7. P. 1–8. DOI: 10.1134/S0025654425607025.
7. Кристенсен Р. М. Введение в теорию вязкоупругости. Москва: Мир, 1974. 340 с.
8. Findley W. N., Lai J. S., Onaran K. Creep and Relaxation of Nonlinear Viscoelastic Materials with an Introduction to Linear Viscoelasticity. Dover Publications, 1989. 364 p.
9. Murtagian G. R., Fanelli V., Villasante J. A., et al. Sealability of Stationary Metalto-Metal Seals // Journal of Tribology. 2004. Vol. 126. P. 591–596. DOI: 10.1115/1.1715103.
10. Xie J. Numerical Evaluation of Tubular Connections for HPHT Applications // Proceedings of the Baosteel Conference. Shanghai, 2013. P. 6–14.

Авторские права и лицензия

© 2026 Автор(ы). Статья публикуется в открытом доступе на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» 4.0 Всемирная (CC BY 4.0), которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего указания авторства. Авторские права на статью сохраняются за авторами.