CN114544081A - 螺纹管的安全载荷的确定方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种螺纹管的安全载荷的确定方法和装置，属于油气检测技术领域。本申请提供的技术方案，通过在该目标螺纹管的几何模型上，加载该目标螺纹管的试验载荷谱，进而根据该试验载荷谱中每一组试验载荷的螺纹密封能和对应的所需密封能进行判断，能够确定出螺纹密封能大于所需密封能的多组试验载荷，也就确定出了能够保障螺纹管安全有效的多组试验载荷，提供了一种定量分析螺纹密封性能的方法，提高了对螺纹密封性能分析的准确性。

Description

螺纹管的安全载荷的确定方法和装置

技术领域

本申请涉及油气检测技术领域，特别涉及一种螺纹管的安全载荷的确定方法和装置。

背景技术

在油田勘探开发过程中，通常会使用到螺纹连接的套管(后续称为螺纹管)，以实现原油的开采和运输。螺纹管的密封性能会影响到螺纹管的使用效果，若螺纹管的密封性能失效，很可能会出现井下原油泄露的问题，造成井下管柱失效。因此，在使用螺纹管之前，需要对螺纹管的密封性能进行检测和分析，避免在井下使用时失效。

目前，在检测螺纹管的密封性能时，通常是在待检测的螺纹管上施加极限载荷，检测该螺纹管在极限载荷下是否会发生泄露，若该螺纹管未发生泄露，则表示该螺纹管的密封性能满足使用条件。

然而，上述技术方案中仅通过观察螺纹管是否失效，来判断螺纹管是否满足使用条件，难以准确的分析螺纹管的密封性能。

发明内容

本申请实施例提供了一种螺纹管的安全载荷的确定方法和装置，能够提供了一种定量分析螺纹密封性能的方法，提高了对螺纹密封性能分析的准确性。该技术方案如下：

一方面，提供了一种螺纹管的安全载荷的确定方法，该方法包括：

基于目标螺纹管的多组试验载荷，确定所述多组试验载荷对应的复合应力，其中，一组试验载荷包括内压载荷、外压载荷、拉伸载荷和压缩载荷；

基于多组试验载荷与对应的复合应力，构建所述目标螺纹管的试验载荷谱；

基于所述目标螺纹管的螺纹参数，构建所述目标螺纹管的几何模型；

在所述目标螺纹管的几何模型上，加载所述目标螺纹管的试验载荷谱；

基于所述试验载荷谱中多组试验载荷对应的密封接触压力和密封接触长度，确定所述目标螺纹管在加载所述多组试验载荷时的螺纹密封能；

在所述多组试验载荷中，确定所述螺纹密封能大于目标密封能的载荷，作为所述目标螺纹管的安全载荷，所述目标密封能为所述目标螺纹管在加载对应试验载荷时能够有效密封所需的密封能。

在一种可能的实现方式中，所述基于所述试验载荷谱中多组试验载荷对应的密封接触压力和密封接触长度，确定所述目标螺纹管在加载所述多组试验载荷时的螺纹密封能包括：

对于所述试验载荷谱的多组试验载荷中任一试验载荷，基于所述试验载荷对应的密封接触压力、密封接触长度和下述公式，确定所述目标螺纹管在加载所述试验载荷时的螺纹密封能；

式中，S_C为所述目标螺纹管在加载所述试验载荷时的螺纹密封能，σ为所述试验载荷对应的密封接触压力，l为所述试验载荷对应的密封接触长度，n为密封能加权指数。

在一种可能的实现方式中，所述目标密封能的确定过程包括：

对于所述试验载荷谱的多组试验载荷中任一试验载荷，基于所述试验载荷对应的密封面直径、密封压力、泄露速度和下述公式，确定所述目标密封能；

S_D＝AD^KQ^mP

式中，S_D为所述目标密封能，A为密封常数，D为所述试验载荷对应的密封面直径，K为表面涂层影响系数，Q为所述试验载荷对应的泄露速度，m为表面粗糙度影响系数，P为所述试验载荷对应的密封压力。

在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

在所述多组试验载荷中，基于所述多组试验载荷对应的螺纹密封能和目标密封能之间的倍数，确定所述目标螺纹管的安全载荷。

在一种可能的实现方式中，所述在所述多组试验载荷中，基于所述多组试验载荷对应的螺纹密封能和目标密封能之间的倍数，确定所述目标螺纹管的安全载荷包括：

若所述目标螺纹管为气体密封螺纹管，在所述多组试验载荷中，确定所述螺纹密封能和所述目标密封能之间的倍数大于5的多组试验载荷，将所确定出的多组试验载荷作为所述目标螺纹管的安全载荷；

若所述目标螺纹管为液体密封螺纹管，在所述多组试验载荷中，确定所述螺纹密封能和所述目标密封能之间的倍数大于2的多组试验载荷，将所确定出的多组试验载荷作为所述目标螺纹管的安全载荷。

在一种可能的实现方式中，所述在所述多组试验载荷中，确定所述螺纹密封能大于目标密封能的载荷，作为所述目标螺纹管的安全载荷之后，所述方法还包括：

基于所述目标螺纹管的安全载荷，确定所述目标螺纹管的复合应力的最佳适用范围。

在一种可能的实现方式中，所述螺纹参数包括极限公差参数和上扣扭矩参数，所述基于所述目标螺纹管的螺纹参数，构建所述目标螺纹管的几何模型包括：

基于所述目标螺纹管的内螺纹的极限公差参数、所述目标螺纹管的外螺纹的极限公差参数和所述目标螺纹管的上扣扭矩参数，构建所述目标螺纹管的几何模型。

在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

获取多个螺纹管的内螺纹的极限公差参数、外螺纹的极限公差参数和上扣扭矩参数；

基于所述多个螺纹管的内螺纹的极限公差参数、外螺纹的极限公差参数和上扣扭矩参数，分别确定所述多个螺纹管的参数标准差；

基于所述多个螺纹管的参数标准差，确定所述多个螺纹管的密封可靠度。

另一方面，提供了一种螺纹管的安全载荷的确定装置，该装置包括：

复合应力确定模块，用于基于目标螺纹管的多组试验载荷，确定所述多组试验载荷对应的复合应力，其中，一组试验载荷包括内压载荷、外压载荷、拉伸载荷和压缩载荷；

第一构建模块，用于基于多组试验载荷与对应的复合应力，构建所述目标螺纹管的试验载荷谱；

第二构建模块，用于基于所述目标螺纹管的螺纹参数，构建所述目标螺纹管的几何模型；

加载模块，用于在所述目标螺纹管的几何模型上，加载所述目标螺纹管的试验载荷谱；

螺纹密封能确定模块，用于基于所述试验载荷谱中多组试验载荷对应的密封接触压力和密封接触长度，确定所述目标螺纹管在加载所述多组试验载荷时的螺纹密封能；

安全载荷确定模块，用于在所述多组试验载荷中，分别基于所述多组试验载荷对应的螺纹密封能和目标密封能，确定所述螺纹密封能大于所述目标密封能的载荷，作为所述目标螺纹管的安全载荷，所述目标密封能为所述目标螺纹管在加载所述试验载荷时能够有效密封所需的密封能。

在一种可能的实现方式中，所述螺纹密封能确定模块，用于：

对于所述试验载荷谱的多组试验载荷中任一试验载荷，基于所述试验载荷对应的密封接触压力、密封接触长度和下述公式，确定所述目标螺纹管在加载所述试验载荷时的螺纹密封能；

式中，S_C为所述目标螺纹管在加载所述试验载荷时的螺纹密封能，σ为所述试验载荷对应的密封接触压力，l为所述试验载荷对应的密封接触长度，n为密封能加权指数。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

目标密封能确定模块，用于对于所述试验载荷谱的多组试验载荷中任一试验载荷，基于所述试验载荷对应的密封面直径、密封压力、泄露速度和下述公式，确定所述目标密封能；

S_D＝AD^KQ^mP

式中，S_D为所述目标密封能，A为密封常数，D为所述试验载荷对应的密封面直径，K为表面涂层影响系数，Q为所述试验载荷对应的泄露速度，m为表面粗糙度影响系数，P为所述试验载荷对应的密封压力。

在一种可能的实现方式中，所述安全载荷确定模块，还用于：

在所述多组试验载荷中，基于所述多组试验载荷对应的螺纹密封能和目标密封能之间的倍数，确定所述目标螺纹管的安全载荷。

在一种可能的实现方式中，所述安全载荷确定模块，还用于：

若所述目标螺纹管为气体密封螺纹管，在所述多组试验载荷中，确定所述螺纹密封能和所述目标密封能之间的倍数大于5的多组试验载荷，将所确定出的多组试验载荷作为所述目标螺纹管的安全载荷；

若所述目标螺纹管为液体密封螺纹管，在所述多组试验载荷中，确定所述螺纹密封能和所述目标密封能之间的倍数大于2的多组试验载荷，将所确定出的多组试验载荷作为所述目标螺纹管的安全载荷。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

最佳适用范围确定模块，用于基于所述目标螺纹管的安全载荷，确定所述目标螺纹管的复合应力的最佳适用范围。

在一种可能的实现方式中，所述螺纹参数包括极限公差参数和上扣扭矩参数，所述第二构建模块，用于：

基于所述目标螺纹管的内螺纹的极限公差参数、所述目标螺纹管的外螺纹的极限公差参数和所述目标螺纹管的上扣扭矩参数，构建所述目标螺纹管的几何模型。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

获取多个螺纹管的内螺纹的极限公差参数、外螺纹的极限公差参数和上扣扭矩参数；

基于所述多个螺纹管的内螺纹的极限公差参数、外螺纹的极限公差参数和上扣扭矩参数，分别确定所述多个螺纹管的参数标准差；

基于所述多个螺纹管的参数标准差，确定所述多个螺纹管的密封可靠度。

本申请实施例提供的技术方案，通过在该目标螺纹管的几何模型上，加载该目标螺纹管的试验载荷谱，进而根据该试验载荷谱中每一组试验载荷的螺纹密封能和对应的所需密封能进行判断，能够确定出螺纹密封能大于所需密封能的多组试验载荷，也就确定出了能够保障螺纹管安全有效的多组试验载荷，提供了一种定量分析螺纹密封性能的方法，提高了对螺纹密封性能分析的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种螺纹管的安全载荷的确定方法的流程图；

图2是本申请实施例提供的一种螺纹管的安全载荷的确定方法的流程图；

图3是本申请实施例提供的一种高温状态下的试验载荷谱；

图4是本申请实施例提供的一种室温状态下的试验载荷谱；

图5a是本申请实施例提供的一种上扣状态下的螺纹密封能的分布示意图；

图5b是本申请实施例提供的一种13e载荷点第1次循环的螺纹密封能的分布示意图；

图5c是本申请实施例提供的一种13e载荷点第2次循环的螺纹密封能的分布示意图；

图5d是本申请实施例提供的一种15e载荷点第1次循环的螺纹密封能的分布示意图；

图5e是本申请实施例提供的一种15e载荷点第2次循环的螺纹密封能的分布示意图；

图5f是本申请实施例提供的一种22e载荷点第1次循环的螺纹密封能的分布示意图；

图5g是本申请实施例提供的一种22e载荷点第2次循环的螺纹密封能的分布示意图；

图5h是本申请实施例提供的一种25e载荷点第1次循环的螺纹密封能的分布示意图；

图5i是本申请实施例提供的一种25e载荷点第2次循环的螺纹密封能的分布示意图；

图6是本申请实施例提供的一种高温状态下螺纹密封能的变化趋势示意图；

图7是本申请实施例提供的一种高温状态下密封能降低量的变化示意图；

图8是本申请实施例提供的一种室温状态下螺纹密封能的变化趋势示意图；

图9是本申请实施例提供的一种螺纹管的安全载荷的确定方法的流程图；

图10是本申请实施例提供的一种高温状态下密封能倍数的示意图；

图11是本申请实施例提供的一种高温状态下复合应力适用范围的示意图；

图12是本申请实施例提供的一种室温状态下密封能倍数的示意图；

图13是本申请实施例提供的一种室温状态下复合应力适用范围的示意图；

图14是本申请实施例提供的一种螺纹管的安全载荷的确定装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

本申请实施例提供了一种螺纹管的安全载荷的确定方法，可以应用在油气检测技术领域，具体的用于油田现场螺纹检验或井下螺纹应用选型时，确定螺纹管的安全载荷，相应过程为：技术人员确定待检测或待使用的螺纹管后，测量该螺纹管的几何尺寸、材料力学参数以及螺纹参数，并确定待试验的多个试验载荷的数值，进而所确定出的螺纹管的多个参数和多个试验载荷的数值输入终端，则终端能够获取到螺纹管的多个参数和多个试验载荷的数值，再利用本申请实施例提供的螺纹管的安全载荷的确定方法，能够确定出待检测螺纹管的安全载荷，进而基于所确定出的安全载荷，对螺纹管使用时的井况载荷进行调整，以确保井下使用时螺纹管的密封性能的安全性和可靠性。

图1是本申请实施例提供的一种螺纹管的安全载荷的确定方法的流程图。参见图1，该实施例包括：

101、基于目标螺纹管的多组试验载荷，确定该多组试验载荷对应的复合应力，其中，一组试验载荷包括内压载荷、外压载荷、拉伸载荷和压缩载荷。

102、基于多组试验载荷与对应的复合应力，构建该目标螺纹管的试验载荷谱。

103、基于该目标螺纹管的螺纹参数，构建该目标螺纹管的几何模型。

104、在该目标螺纹管的几何模型上，加载该目标螺纹管的试验载荷谱。

105、基于该试验载荷谱中多组试验载荷对应的密封接触压力和密封接触长度，确定该目标螺纹管在加载该多组试验载荷时的螺纹密封能。

106、在该多组试验载荷中，确定该螺纹密封能大于目标密封能的载荷，作为该目标螺纹管的安全载荷，该目标密封能为该目标螺纹管在加载对应试验载荷时能够有效密封所需的密封能。

本申请实施例提供的技术方案，通过在该目标螺纹管的几何模型上，加载该目标螺纹管的试验载荷谱，进而根据该试验载荷谱中每一组试验载荷的螺纹密封能和对应的所需密封能进行判断，能够确定出螺纹密封能大于所需密封能的多组试验载荷，也就确定出了能够保障螺纹管安全有效的多组试验载荷，提供了一种定量分析螺纹密封性能的方法，提高了对螺纹密封性能分析的准确性。

图2是本申请实施例提供的一种螺纹管的安全载荷的确定方法的流程图。参见图2，该实施例包括：

201、基于目标螺纹管的多组试验载荷，确定该多组试验载荷对应的复合应力，其中，一组试验载荷包括内压载荷、外压载荷、拉伸载荷和压缩载荷。

其中，目标螺纹管为待检测密封性能的螺纹管。试验载荷是指试验过程中作用在目标螺纹管上的力。复合应力为Von Mises(冯米斯)等效应力，也即是一组试验载荷中内压载荷、外压载荷、拉伸载荷和压缩载荷的等效应力。

在一种可能的实现方式中，对于多组试验载荷中的任一组试验载荷，基于作用在目标螺纹管上的内压载荷、外压载荷、拉伸载荷和压缩载荷，确定该组试验载荷对应的复合应力。

具体地，对于多组试验载荷中的任一组试验载荷，基于拉伸载荷或压缩载荷在目标螺纹管上产生的轴向应力、内压载荷或外压载荷在目标螺纹管上产生的环向应力、内压载荷或外压载荷在目标螺纹管上产生的径向应力和公式(1)，确定该组试验载荷对应的复合应力。

式中，σ_V为一组试验载荷对应的复合应力，σ_a为该组试验载荷中拉伸载荷或压缩载荷在目标螺纹管上产生的轴向应力，σ_h为该组试验载荷中内压载荷或外压载荷在目标螺纹管上产生的环向应力，σ_r为该组试验载荷中内压载荷或外压载荷在目标螺纹管上产生的径向应力。需要说明的是，轴向应力是拉伸载荷或压缩载荷在目标螺纹管的横向截面线上的应力，环向应力是内压载荷或外压载荷在目标螺纹管的纵向截面线上的应力，径向应力是内压载荷或外压载荷在目标螺纹管的管体沿半径方向上的应力。

在又一种可能的实现方式中，还能够将使管体达到极限承载能力的极限载荷加载到目标螺纹管上，检测该目标螺纹管在极限载荷下是否发生泄漏或断裂等失效，进而根据检测结果来判断该目标螺纹管是否达到等管体。其中，管体是指无螺纹连接的管体。应理解地，若将螺纹连接取消，只采用管体即可消除螺纹的影响，但现实生产中是无法办到的，必须采用螺纹连接，以便于运输和现场使用。因此，在选取螺纹管时，优先选取螺纹管的性能与管体性能一致的螺纹管，通过在目标螺纹管上施加使管体达到极限承载能力的载荷，能够快速判断该目标螺纹管是否达到等管体，若未发生任何失效，则表明目标螺纹管的性能达到等管体，进而在井下使用该目标螺纹管时，相当于使用了一根理想的无螺纹连接的油管。

在另一种可能的实现方式中，还能够根据目标螺纹管的复合应力和材料屈服强度，来判断目标螺纹管的承载性能是否满足承载性能要求，相应过程为：若该目标螺纹管的复合应力小于该目标螺纹管的材料屈服强度，则确定该目标螺纹管满足承载性能要求。其中，承载性能要求是指目标螺纹管在内压载荷、外压载荷、拉伸载荷和压缩载荷的作用下不发生屈服或变形。应理解地，现场使用时，承载性能要求也即是井下载荷。在该过程中，通过判断目标螺纹管的复合应力和材料屈服强度，能够判断螺纹管在载荷下是否发生塑性变形屈服，进而能够快速确定目标螺纹管是否满足承载性能要求。其中，承载性能的极限情况是指目标螺纹管在载荷作用下复合应力达到材料屈服强度。

另外，还能够利用API RP 5C5(2017)标准，来选取目标螺纹管，相应过程为：在多个候选螺纹管中，选取螺纹密封性能最差的螺纹管，作为该目标螺纹管，该螺纹密封性能最差是指螺纹过盈量极限高、密封过盈量极限低、外螺纹锥度缓、内螺纹锥度陡且上扣扭矩小。应理解地，采用螺纹密封性能最差的螺纹管进行安全载荷的确定过程，能够确定出适用于大部分螺纹管的安全载荷，具有较高的适用性。

在一个具体示例中，以88.9×6.45mm的110SS气密封螺纹管为例，该110SS是指气密封螺纹管的油管型号。本申请实施例还提供了该110SS气密封螺纹管的实测几何尺寸和材料力学参数，参见表1，其中，SMYS(specified minimum yield strength，额定最小屈服强度)是指气密封螺纹管的名义屈服强度，D_avg为气密封螺纹管的实测平均外径，t_min为气密封螺纹管的实测最小壁厚，t_avg为气密封螺纹管的实测平均壁厚，AAYS(a)为气密封螺纹管在室温下的实测材料屈服强度，AAYS(e)为气密封螺纹管在高温下的实测材料屈服强度，K_temp为气密封螺纹管的高温材料屈服强度和室温材料屈服强度之间的材料屈服强度比，也称为材料缩放系数。

表1

202、基于多组试验载荷与对应的复合应力，构建该目标螺纹管的试验载荷谱。

在一种可能的实现方式中，利用上述公式(1)计算出多组试验载荷对应的复合应力后，根据多组试验载荷中的内压载荷、外压载荷、拉伸载荷和压缩载荷以及对应的复合应力，绘制应力包络线，将该应力包络线作为目标螺纹管的试验载荷谱。

可选地，在高温状态下，基于多组试验载荷，确定对应的复合应力，构建该目标螺纹管在高温状态下的第一试验载荷谱，在室温状态下，基于多组试验载荷，确定对应的复合应力，构建该目标螺纹管在室温状态下的第二试验载荷谱。需要说明的是，由于在原油开采过程中，油管通常处于高温环境，因此，通过分析高温状态下目标螺纹管的密封性能，具有更高的适用性，并且，由于螺纹管在高温状态下，力学性能检测的离散性较大，因此，通过提高温度来检测力学性能，能够避免在试验过程时对螺纹管造成破坏。

可选地，目标螺纹管的高温温度的确定过程包括：获取目标油井的井口到井底之间的最高温度，将该最高温度增加目标温度阈值，得到目标螺纹管的高温温度。其中，目标油井是指待使用螺纹管的油井。目标温度阈值为预先设定的固定阈值，例如20℃。本申请实施例中，根据井下温度场的分布，将井口到井底的最高温度加20℃，来分析螺纹管，能够更加符合井下实际情况，具有更高的适用性。

在一个具体示例中，基于上述示例所提供的气密封螺纹管，分别构建高温(180℃)状态下和室温(23℃)状态下的试验载荷谱。图3是本申请实施例提供的一种高温状态下的试验载荷谱，参见图3，图3的横坐标包括压缩载荷和拉伸载荷，纵坐标包括内压载荷和外压载荷，基于横纵坐标的分布，图3包括四个部分，分别为压缩加内压、压缩加外压、拉伸加内压、拉伸加外压，高温状态下的试验载荷谱可以为图3所示出的包络线。图4是本申请实施例提供的一种室温状态下的试验载荷谱，图4与图3同理，室温状态下的试验载荷谱可以为图4所示出的包络线。

上述过程是基于多组试验载荷及对应的复合应力(VME％100)构建得到，其中，VME％100是指复合应力的100％，也即是施加全部的复合应力。在另一种的可能的实现方式中，还能够基于复合应力的目标百分占比所对应的应力，来构建试验载荷谱。其中，目标百分占比可以为预先设定的固定百分占比，如90％或95％。例如，参见图3，以目标百分占比为90％为例，示出了高温状态下VME％90％对应的试验载荷谱，参见图4，以目标百分占比为95％为例，示出了室温状态下VME95％对应的试验载荷谱。

在一种可能的实现方式中，在构建得到目标螺纹管的试验载荷谱后，还能够在该试验载荷谱中，提取多个载荷点，将该多个载荷点对应的载荷作为目标螺纹管的实测载荷，也即是在目标螺纹管的管体本身上施加的载荷。例如，参见图3，高温状态下所选取的多个载荷点可以为图3所示出的10e-27e，参见图4，室温状态下所选取的多个载荷点可以为图4所示出的10a-27a。需要说明的是，通过选取用于实测的多个载荷点，便于后续基于理论分析和实测结论进行对比。

203、基于该目标螺纹管的螺纹参数，构建该目标螺纹管的几何模型。

在一种可能的实现方式中，基于该目标螺纹管的内螺纹的极限公差参数、该目标螺纹管的外螺纹的极限公差参数和该目标螺纹管的上扣扭矩参数，构建该目标螺纹管的几何模型。

可选地，采用有限元建模，来构建该目标螺纹管的几何模型，相应过程为：根据目标螺纹管的内螺纹的极限公差参数、该目标螺纹管的外螺纹的极限公差参数和该目标螺纹管的上扣扭矩参数，装配目标螺纹管的内外螺纹，并设置螺纹过盈量、密封过盈量及台肩过盈量，建立内外螺纹轴对称几何模型，从而构建得到目标螺纹管的几何模型。

可选地，根据高温实测材料力学参数和室温实测材料力学参数，设置目标螺纹管的材料属性，以获得高温状态下的目标螺纹管的几何模型和室温状态下的目标螺纹管的几何模型。

例如，在一个具体示例中，目标螺纹管的极限公差参数如表2所示，目标螺纹管的上扣扭矩参数如表3所示。

204、在该目标螺纹管的几何模型上，加载该目标螺纹管的试验载荷谱。

在一种可能的实现方式中，构建得到目标螺纹管的几何模型后，在几何模型的管体和接箍处，分别加载试验载荷谱。

表2

表3

205、基于该试验载荷谱中多组试验载荷对应的密封接触压力和密封接触长度，确定该目标螺纹管在加载该多组试验载荷时的螺纹密封能。

可选地，密封接触压力和密封接触长度为目标螺纹管的主密封面的密封接触压力和密封接触长度。

在一种可能的实现方式中，在目标螺纹管的几何模型上加载试验载荷谱后，进行有限元分析，能够得到目标螺纹管在试验载荷谱下的螺纹密封接触压力和密封接触长度分布，在目标螺纹管的试验载荷谱中，提取每一个试验载荷的密封接触压力分布和密封接触长度分布，再基于密封接触压力分布和密封接触长度分布，确定目标螺纹管在加载该试验载荷时的螺纹密封能。其中，有限元分析(Finite Element Analysis，FEA)是指利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟。

具体地，对于该试验载荷谱的多组试验载荷中任一试验载荷，基于该试验载荷对应的密封接触压力、密封接触长度和下述公式，确定该目标螺纹管在加载该试验载荷时的螺纹密封能；

式中，S_C为该目标螺纹管在加载该试验载荷时的螺纹密封能，单位为mm-Mpa^1.95，σ为该试验载荷对应的密封接触压力，单位为Mpa，l为该试验载荷对应的密封接触长度，单位为mm，n为密封能加权指数，通常取值1.95。

需要说明的是，还能够在该目标螺纹管的几何模型上二次加载试验载荷谱，进而对第1次循环的螺纹密封能和第2次循环的螺纹密封能进行对比，这样，能够确定出目标螺纹管在二次加载试验载荷谱时的密封性能。

在一个具体示例中，图5a至图5i是本申请实施例提供的一种螺纹密封能的分布示意图，参见图5a至图5i，图5a是本申请实施例提供的一种上扣状态下的螺纹密封能的分布示意图，图5b是本申请实施例提供的一种13e载荷点第1次循环的螺纹密封能的分布示意图，图5c是本申请实施例提供的一种13e载荷点第2次循环的螺纹密封能的分布示意图，图5d是本申请实施例提供的一种15e载荷点第1次循环的螺纹密封能的分布示意图，图5e是本申请实施例提供的一种15e载荷点第2次循环的螺纹密封能的分布示意图，图5f是本申请实施例提供的一种22e载荷点第1次循环的螺纹密封能的分布示意图，图5g是本申请实施例提供的一种22e载荷点第2次循环的螺纹密封能的分布示意图，图5h是本申请实施例提供的一种25e载荷点第1次循环的螺纹密封能的分布示意图，图5i是本申请实施例提供的一种25e载荷点第2次循环的螺纹密封能的分布示意图。图5a至图5i是基于上述所构建的试验载荷谱和几何模型，所生成的螺纹密封能的分布图，图5a至图5i中包括了目标螺纹管的几何模型及该几何模型各部分的螺纹密封能，图5a至图5i采用颜色分布来表示螺纹密封能的分布，例如，颜色越深，密封能越大。

206、在该多组试验载荷中，确定该螺纹密封能大于目标密封能的载荷，作为该目标螺纹管的安全载荷，该目标密封能为该目标螺纹管在加载对应试验载荷时能够有效密封所需的密封能。

在一种可能的实现方式中，在确定出目标螺纹管在加载试验载荷谱时的螺纹密封能后，基于该试验载荷谱的多组试验载荷的密封面直径、密封压力、泄露速度，确定该目标螺纹管的目标密封能，进而基于该多组试验载荷的螺纹密封能和目标密封能，进行判断，确定螺纹密封能大于目标密封能的载荷，将所确定出的载荷作为目标螺纹管的安全载荷。

可选地，目标密封能的确定过程包括：

对于该试验载荷谱的多组试验载荷中任一试验载荷，基于该试验载荷对应的密封面直径、密封压力、泄露速度和下述公式，确定该目标密封能；

S_D＝AD^KQ^mP (3)

式中，S_D为该目标密封能，单位为mm-Mpa^1.95，A为密封常数，通常取值24Mpa^n-1mm^1-K(ml/min)^-m，D为该试验载荷对应的密封面直径，单位为mm，K为表面涂层影响系数，通常取值0.8，Q为该试验载荷对应的泄露速度，取值为0.9cm³/15min，m为表面粗糙度影响系数，通常取值-0.033，P为该试验载荷对应的密封压力，单位为Mpa。

上述步骤201至步骤206提供了一种密封判据理论，也即是：基于试验载荷谱经有限元分析的螺纹密封能S_C，与密封有效内外压所需的密封能S_D进行比较，若S_C≥S_D时表明目标螺纹管具有良好的密封性能。下面对密封判据理论的确定过程进行说明：

基于实测螺纹管在载荷状态下主密封面的密封接触压力和密封接触长度，确定实测螺纹管在载荷状态下的螺纹密封能，基于目标螺纹管的几何模型在载荷状态下主密封面的密封接触压力和密封接触长度，确定几何模型在载荷状态下的螺纹密封能，对实测螺纹管的螺纹密封能变化和几何模型的螺纹密封能变化进行对比分析，确定密封性能的主要影响因素，对该密封性能的主要影响因素进行回归分析，以量化该主要影响因素，进而根据实测螺纹管的泄漏试验临界载荷，来确定密封判据理论。可选地，密封性能的主要影响因素为密封接触压力、密封接触长度、密封面直径、表面涂层、表面粗糙度等。可选地，上述所提到的载荷状态可以是初始上扣、轴向拉伸、轴向压缩和卸载工况的载荷状态。

可选地，在确定密封判据理论的过程中，还能够依据实测螺纹管在载荷状态下的密封接触压力和密封接触长度，对几何模型的有限元分析结果进行修正，以提高确定密封判据理论的精确性。现有技术中由于密封影响因素太多且难以量化检测，一直没有统一的密封理论判据，通过上述过程，提供了一种密封判据理论，该密封判据理论对螺纹管的密封性能分析以及适用性判定均具有极其重要的意义。

例如，图6是本申请实施例提供的一种高温状态下螺纹密封能的变化趋势示意图，参见图6，图6的横坐标为所提取的多个载荷点，图6的纵坐标为该多个载荷点对应的螺纹密封能。具体地，图6分别示出了几何模型第一次循环的螺纹密封能变化曲线、几何模型第二次循环的螺纹密封能变化曲线和几何模型的所需密封能曲线，几何模型第一次循环的密封能变化曲线为图6所示出的正方形连线，几何模型第二次循环的密封能变化曲线为图6所示出的三角形连线，几何模型的所需密封能曲线为图6所示出的菱形连线。根据图6可以发现，在试验载荷谱状态(也即是图3)下，目标螺纹管的主密封面产生的螺纹密封能大于目标螺纹管的所需密封能，在两次载荷循环状态下均未发生泄漏。并且，通过与实测试验结果一致，表明有限元分析的结论正确。

图7是本申请实施例提供的一种高温状态下密封能降低量的变化示意图，参见图7，图7的横坐标为所提取的多个载荷点，图7的纵坐标为螺纹密封能的降低量。具体地，图7示出了目标螺纹管在高温状态下，第2次载荷循环与第1次载荷循环之间的螺纹密封能的降低量趋势，可以发现，在载荷点10e至载荷点14e、载荷点15e至载荷点17e所对应的载荷区间内，目标螺纹管的螺纹密封能显著下降，螺纹密封能的降低量均超过40％。参照图3所示出的试验载荷谱可知，载荷点10e至载荷点14e、载荷点15e至载荷点17e对应拉伸加内压载荷点，也即是拉伸加内压载荷点的载荷状态下，目标螺纹管的螺纹密封能显著下降。其中，最大拉伸载荷点12e的螺纹密封能的降低量为76％，最大内压载荷点15e的螺纹密封能的降低量为66％。并且，参照图3可以发现，随着压缩载荷的增加(17e至26e)，目标螺纹管的螺纹密封能的降低量减小，其中，压缩加外压载荷点(21e至24e)和拉伸加外压(24e至26e)载荷点的螺纹密封能的降低量均小于30％。

例如，图8是本申请实施例提供的一种室温状态下螺纹密封能的变化趋势示意图，参见图8，室温状态下的试验载荷谱采用VME95％，目的是检验目标螺纹管的极限承载能力。具体地，图8分别示出了几何模型第一次循环的螺纹密封能变化曲线、几何模型第二次循环的螺纹密封能变化曲线和几何模型的所需密封能曲线，其中，几何模型第一次循环的密封能变化曲线为图8所示出的菱形连线，几何模型第二次循环的密封能变化曲线为图8所示出的正方形连线，几何模型的所需密封能曲线为图8所示出的三角形连线。根据图8可以发现，几何模型第一次循环的密封能变化趋势和几何模型第二次循环的密封能变化趋势一致，且密封能变化量也一致，表明载荷循环对室温环境不敏感。另外，在试验载荷谱状态(也即是图4)下，目标螺纹管的主密封面产生的螺纹密封能在载荷点10a至载荷点24a时，均大于目标螺纹管的所需密封能，在载荷点25a和载荷点26a下的螺纹密封能小于所需密封能，也即是发生密封失效，参照图4所示出的试验载荷谱可知，载荷点25a和载荷点26a为拉伸加外压载荷点，因此目标螺纹管在拉伸加外压载荷点的载荷状态下，可能会发生密封性能失效。另外，通过与实测试验结果进行比对，发现实测试验结果并未发生泄漏，表明密封判据理论与实际有一定误差，但不影响对实物的密封性分析，能够确定出两个载荷点(25a和26a)是危险载荷点。此外，通过设定适用最佳范围可以规避理论分析的误差。

207、基于该目标螺纹管的安全载荷，确定该目标螺纹管的复合应力的最佳适用范围。

在一种可能的实现方式中，在确定出目标螺纹管的安全载荷后，根据该安全载荷对应的复合应力，能够确定出复合应力范围，将该复合应力范围作为目标螺纹管的复合应力的最佳适用范围。

本申请实施例提供的技术方案，通过在该目标螺纹管的几何模型上，加载该目标螺纹管的试验载荷谱，进而根据该试验载荷谱中每一组试验载荷的螺纹密封能和对应的所需密封能进行判断，能够确定出螺纹密封能大于所需密封能的多组试验载荷，也就确定出了能够保障螺纹管安全有效的多组试验载荷，提供了一种定量分析螺纹密封性能的方法，提高了对螺纹密封性能分析的准确性。

上述过程中基于对螺纹密封能和所需密封能的判断，来确定目标螺纹管的安全载荷。在另一些实施例中，还能够基于螺纹密封能和所需密封能之间的倍数关系，来确定目标螺纹管的安全载荷，以确保目标螺纹管在井下使用时的适用性。图9是本申请实施例提供的一种螺纹管的安全载荷的确定方法的流程图，参见图9，该实施例包括：

901、基于目标螺纹管的多组试验载荷，确定该多组试验载荷对应的复合应力，其中，一组试验载荷包括内压载荷、外压载荷、拉伸载荷和压缩载荷。

902、基于多组试验载荷与对应的复合应力，构建该目标螺纹管的试验载荷谱。

903、基于该目标螺纹管的螺纹参数，构建该目标螺纹管的几何模型。

904、在该目标螺纹管的几何模型上，加载该目标螺纹管的试验载荷谱。

905、基于该试验载荷谱中多组试验载荷对应的密封接触压力和密封接触长度，确定该目标螺纹管在加载该多组试验载荷时的螺纹密封能。

步骤901至步骤905参见上述步骤201至步骤205，不再赘述。

906、在该多组试验载荷中，基于该多组试验载荷对应的螺纹密封能和目标密封能之间的倍数，确定该目标螺纹管的安全载荷。

一种可能的实现方式中，若该目标螺纹管为气体密封螺纹管，在该多组试验载荷中，确定该螺纹密封能和该目标密封能之间的倍数大于5的多组试验载荷，将所确定出的多组试验载荷作为该目标螺纹管的安全载荷。

另一种可能的实现方式中，若该目标螺纹管为液体密封螺纹管，在该多组试验载荷中，确定该螺纹密封能和该目标密封能之间的倍数大于2的多组试验载荷，将所确定出的多组试验载荷作为该目标螺纹管的安全载荷。

907、基于该目标螺纹管的安全载荷，确定该目标螺纹管的复合应力的最佳适用范围。

在一种可能的实现方式中，确定出目标螺纹管的安全载荷后，根据该安全载荷所包括的多组试验载荷对应的复合应力，确定目标螺纹管的复合应力的最佳适用范围，进而基于该复合应力的最佳适用范围，对现场螺纹管的井下载荷进行调整，以避免发送螺纹管失效的问题。

可选地，确定出该目标螺纹管的复合应力的最佳适用范围后，还能够进行管柱设计三轴安全系数的折算，得到管柱设计三轴安全系数的最佳适用范围。

例如，图10是本申请实施例提供的一种高温状态下密封能倍数的示意图，具体地，图10示出了高温状态下第2次循环的密封能倍数的示意图，及最佳使用范围的密封能倍数的示意图。根据上述密封能比对分析可知：目标螺纹管在井下密封易失效环节是高温环境拉伸加内压载荷点和拉伸加外压载荷点，参见图10可知：

(1)、载荷点15e的密封能倍数是3.5倍，低于5倍的要求，参照图3可知载荷点15e是拉伸加内压下的最大内压载荷点(95MPa)；

(2)、载荷点17e至载荷点19e的密封能倍数大于5倍，参照图3可知载荷点17e至载荷点19e之间包括压缩加内压载荷点和拉伸加内压载荷点，载荷点17e至载荷点19e之间的最大内压载荷点是载荷点17e，该载荷点17e对应的内压为71.5Mpa，因此，控制密封最大内压71.5Mpa，能够确保螺纹密封不会失效。

(3)、载荷点25e和载荷点26e的密封能倍数是1.3，低于2的要求，参照图3可知载荷点25e和载荷点26e是拉伸加外压载荷点，载荷点25e对应的外压为63Mpa，载荷点26e对应的外压为32Mpa。

(4)、载荷点21e和载荷点22e之间的密封能倍数达到2，参照图3可知载荷点21e和载荷点22e之间是压缩加外压载荷点，控制密封外压(41MPa和25MPa)时，密封能倍数是2倍。

对上述(2)中所确定的最大内压71.5Mpa，基于高温状态下所采用的VME90％，进行复合应力折算，得到复合应力的适用范围为VME68％，对上述(4)中所确定的25Mpa和41Mpa进行复合应力折算，得到复合应力的适用范围为VME68％，通过换算得出管柱设计三轴安全系数是1/68％≈1.47，参见图11，图11是本申请实施例提供的一种高温状态下复合应力适用范围的示意图，该复合应力适用范围为图11所示出的VME68％曲线以及曲线内部的区域。

例如，图12是本申请实施例提供的一种室温状态下密封能倍数的示意图，具体地，图12示出了在VME90％状态下第1次循环、在VME90％状态下第2次循环、在VME95％状态下第1次循环、在VME95％状态下第2次循环及最佳使用范围的密封能倍数的示意图。参见图12可知：

(1)、载荷点12a至载荷点16a之间的载荷点小于最佳使用范围，也即是载荷点12a至载荷点16a之间的载荷点是危险载荷点，参见图4可知载荷点12a至载荷点16a之间的载荷点是拉伸加内压载荷点；

(2)、载荷点24a和载荷点26a之间的载荷点也小于最佳使用范围，也即是载荷点24a和载荷点26a之间的载荷点是危险载荷点，参见图4可知载荷点24a和载荷点26a之间的载荷点是拉伸加外压载荷点。

因此根据上述(1)至(2)得出，室温下安全适用范围为载荷点16a至载荷点24a之间。按最大内压载荷点15a，控制密封内压76Mpa，按照拉伸加外压载荷点25a控制密封外压46MPa，对76Mpa和46MPa进行复合应力折算，得到复合应力的适用范围为VME70％，通过换算得出管柱设计三轴安全系数是1/70％≈1.42。因此，室温下适用范围参见图13，图13是本申请实施例提供的一种室温状态下复合应力适用范围的示意图，该复合应力适用范围为图13所示出的VME70％曲线以及该曲线内部的区域。

本申请实施例提供的示例中，分别在高温状态和室温状态下，通过螺纹管的实测参数进行有限元建模，得到几何模型，在该几何模型上加载试验载荷谱，进而基于高温状态下和室温状态下的密封能分布，进行密封性能分析，可以得到如下结论，参见表4。

表4

本申请实施例提供的技术方案，通过在该目标螺纹管的几何模型上，加载该目标螺纹管的试验载荷谱，进而基于该试验载荷谱中多组试验载荷对应的螺纹密封能与所需密封能的倍数，来确定能够保障螺纹管安全有效的多个载荷，提供了一种定量分析螺纹密封性能的方法，提高了对螺纹密封性能分析的准确性。通过上述方法，能够有效解决管柱螺纹连接在压裂、采气生产等过程中的密封失效问题，确保管柱密封完整性，为油田现场螺纹检验接收和井下应用选型，提供了一种有效的分析方法。

本申请实施例还提供了一种多个螺纹管的密封可靠度的确定方法，相应过程为：获取多个螺纹管的内螺纹的极限公差参数、外螺纹的极限公差参数和上扣扭矩参数，基于该多个螺纹管的内螺纹的极限公差参数、外螺纹的极限公差参数和上扣扭矩参数，分别确定该多个螺纹管的参数标准差，基于该多个螺纹管的参数标准差，确定该多个螺纹管的密封可靠度。

具体地，统计多个螺纹管的极限公差参数和上扣扭矩参数，得到多个螺纹管的极限公差分布和上扣扭矩分布，采用西格玛(σ)原则，确定该多个螺纹管的参数标准差，判断该多个螺纹管的参数标准差是否处于西格玛原则的(μ-3σ<x<μ+3σ)区间内，若处于该区间内，则确定该多个螺纹管的密封可靠度达到3σ水平(即99.73％)；若存在不处于该区间内的参数标准差，则表示对应螺纹管为密封可靠度差的螺纹管。其中，σ是指标准差，西格玛原则是正态分布P(μ-3σ<x<μ+3σ)的值(即99.74％)。

在一个具体示例中，多个螺纹管的极限公差参数和上扣扭矩参数的统计结果参见表5，表5示出了内螺纹的极限公差参数、外螺纹的极限公差参数和上扣扭矩参数，极限公差参数包括中径公差、密封公差和锥度，上扣扭矩参数包括上扣扭矩和增量扭矩。

表5

采用西格玛(σ)原则，该多个螺纹管的统计分析结果参见表6。

表6

通过表6所示出的统计分析结果可知：该多个螺纹管的螺纹公差中径、锥度、密封公差、上扣扭矩和增量扭矩均满足3σ分布，表示该多个螺纹管的密封性有99.7％的可靠度。

本申请实施例提供的技术方案，通过分析多个螺纹管的密封可靠性概率，能够评价螺纹管在井下使用时的适用性，进而指导现场技术人员进行井下管柱螺纹选型和现场螺纹检验接收，以降低螺纹管发生失效的概率。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本申请的可选实施例，在此不再一一赘述。

图14是本申请实施例提供的一种螺纹管的安全载荷的确定装置的结构示意图，参见图14，该装置包括：

复合应力确定模块1401，用于基于目标螺纹管的多组试验载荷，确定该多组试验载荷对应的复合应力，其中，一组试验载荷包括内压载荷、外压载荷、拉伸载荷和压缩载荷；

第一构建模块1402，用于基于多组试验载荷与对应的复合应力，构建该目标螺纹管的试验载荷谱；

第二构建模块1403，用于基于该目标螺纹管的螺纹参数，构建该目标螺纹管的几何模型；

加载模块1404，用于在该目标螺纹管的几何模型上，加载该目标螺纹管的试验载荷谱；

螺纹密封能确定模块1405，用于基于该试验载荷谱中多组试验载荷对应的密封接触压力和密封接触长度，确定该目标螺纹管在加载该多组试验载荷时的螺纹密封能；

安全载荷确定模块1406，用于在该多组试验载荷中，分别基于该多组试验载荷对应的螺纹密封能和目标密封能，确定该螺纹密封能大于该目标密封能的载荷，作为该目标螺纹管的安全载荷，该目标密封能为该目标螺纹管在加载该试验载荷时能够有效密封所需的密封能。

在一种可能的实现方式中，该螺纹密封能确定模块1405，用于：

对于该试验载荷谱的多组试验载荷中任一试验载荷，基于该试验载荷对应的密封接触压力、密封接触长度和下述公式，确定该目标螺纹管在加载该试验载荷时的螺纹密封能；

式中，S_C为该目标螺纹管在加载该试验载荷时的螺纹密封能，σ为该试验载荷对应的密封接触压力，l为该试验载荷对应的密封接触长度，n为密封能加权指数。

在一种可能的实现方式中，该装置还包括：

目标密封能确定模块，用于对于该试验载荷谱的多组试验载荷中任一试验载荷，基于该试验载荷对应的密封面直径、密封压力、泄露速度和下述公式，确定该目标密封能；

S_D＝AD^KQ^mP

式中，S_D为该目标密封能，A为密封常数，D为该试验载荷对应的密封面直径，K为表面涂层影响系数，Q为该试验载荷对应的泄露速度，m为表面粗糙度影响系数，P为该试验载荷对应的密封压力。

在一种可能的实现方式中，该安全载荷确定模块1406，还用于：

在该多组试验载荷中，基于该多组试验载荷对应的螺纹密封能和目标密封能之间的倍数，确定该目标螺纹管的安全载荷。

在一种可能的实现方式中，该安全载荷确定模块1406，还用于：

若该目标螺纹管为气体密封螺纹管，在该多组试验载荷中，确定该螺纹密封能和该目标密封能之间的倍数大于5的多组试验载荷，将所确定出的多组试验载荷作为该目标螺纹管的安全载荷；

若该目标螺纹管为液体密封螺纹管，在该多组试验载荷中，确定该螺纹密封能和该目标密封能之间的倍数大于2的多组试验载荷，将所确定出的多组试验载荷作为该目标螺纹管的安全载荷。

在一种可能的实现方式中，该装置还包括：

最佳适用范围确定模块，用于基于该目标螺纹管的安全载荷，确定该目标螺纹管的复合应力的最佳适用范围。

在一种可能的实现方式中，该螺纹参数包括极限公差参数和上扣扭矩参数，该第二构建模块1403，用于：

基于该目标螺纹管的内螺纹的极限公差参数、该目标螺纹管的外螺纹的极限公差参数和该目标螺纹管的上扣扭矩参数，构建该目标螺纹管的几何模型。

在一种可能的实现方式中，该装置还包括：

获取多个螺纹管的内螺纹的极限公差参数、外螺纹的极限公差参数和上扣扭矩参数；

基于该多个螺纹管的内螺纹的极限公差参数、外螺纹的极限公差参数和上扣扭矩参数，分别确定该多个螺纹管的参数标准差；

基于该多个螺纹管的参数标准差，确定该多个螺纹管的密封可靠度。

本申请实施例提供的技术方案，通过在该目标螺纹管的几何模型上，加载该目标螺纹管的试验载荷谱，进而基于该试验载荷谱中多组试验载荷对应的螺纹密封能，以及目标螺纹管在加载对应试验载荷时能够有效密封所需的密封能进行判断，能够确定出大于所需密封能的多组试验载荷，也就确定出了能够保障螺纹管安全有效的多组试验载荷，提供了一种定量分析螺纹密封性能的方法，提高了对螺纹密封性能分析的准确性。

需要说明的是：上述实施例提供的螺纹管的安全载荷的确定装置在确定螺纹管的安全载荷时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的螺纹管的安全载荷的确定装置与螺纹管的安全载荷的确定方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

以上该仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种螺纹管的安全载荷的确定方法，其特征在于，所述方法包括：

基于目标螺纹管的多组试验载荷，确定所述多组试验载荷对应的复合应力，其中，一组试验载荷包括内压载荷、外压载荷、拉伸载荷和压缩载荷；

基于多组试验载荷与对应的复合应力，构建所述目标螺纹管的试验载荷谱；

基于所述目标螺纹管的螺纹参数，构建所述目标螺纹管的几何模型；

在所述目标螺纹管的几何模型上，加载所述目标螺纹管的试验载荷谱；

基于所述试验载荷谱中多组试验载荷对应的密封接触压力和密封接触长度，确定所述目标螺纹管在加载所述多组试验载荷时的螺纹密封能；

在所述多组试验载荷中，确定所述螺纹密封能大于目标密封能的载荷，作为所述目标螺纹管的安全载荷，所述目标密封能为所述目标螺纹管在加载对应试验载荷时能够有效密封所需的密封能。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述试验载荷谱中多组试验载荷对应的密封接触压力和密封接触长度，确定所述目标螺纹管在加载所述多组试验载荷时的螺纹密封能包括：

对于所述试验载荷谱的多组试验载荷中任一试验载荷，基于所述试验载荷对应的密封接触压力、密封接触长度和下述公式，确定所述目标螺纹管在加载所述试验载荷时的螺纹密封能；

式中，S_C为所述目标螺纹管在加载所述试验载荷时的螺纹密封能，σ为所述试验载荷对应的密封接触压力，l为所述试验载荷对应的密封接触长度，n为密封能加权指数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标密封能的确定过程包括：

对于所述试验载荷谱的多组试验载荷中任一试验载荷，基于所述试验载荷对应的密封面直径、密封压力、泄露速度和下述公式，确定所述目标密封能；

S_D＝AD^KQ^mP

式中，S_D为所述目标密封能，A为密封常数，D为所述试验载荷对应的密封面直径，K为表面涂层影响系数，Q为所述试验载荷对应的泄露速度，m为表面粗糙度影响系数，P为所述试验载荷对应的密封压力。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述多组试验载荷中，基于所述多组试验载荷对应的螺纹密封能和目标密封能之间的倍数，确定所述目标螺纹管的安全载荷。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述多组试验载荷中，基于所述多组试验载荷对应的螺纹密封能和目标密封能之间的倍数，确定所述目标螺纹管的安全载荷包括：

若所述目标螺纹管为气体密封螺纹管，在所述多组试验载荷中，确定所述螺纹密封能和所述目标密封能之间的倍数大于5的多组试验载荷，将所确定出的多组试验载荷作为所述目标螺纹管的安全载荷；

若所述目标螺纹管为液体密封螺纹管，在所述多组试验载荷中，确定所述螺纹密封能和所述目标密封能之间的倍数大于2的多组试验载荷，将所确定出的多组试验载荷作为所述目标螺纹管的安全载荷。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述多组试验载荷中，确定所述螺纹密封能大于目标密封能的载荷，作为所述目标螺纹管的安全载荷之后，所述方法还包括：

基于所述目标螺纹管的安全载荷，确定所述目标螺纹管的复合应力的最佳适用范围。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述螺纹参数包括极限公差参数和上扣扭矩参数，所述基于所述目标螺纹管的螺纹参数，构建所述目标螺纹管的几何模型包括：

基于所述目标螺纹管的内螺纹的极限公差参数、所述目标螺纹管的外螺纹的极限公差参数和所述目标螺纹管的上扣扭矩参数，构建所述目标螺纹管的几何模型。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取多个螺纹管的内螺纹的极限公差参数、外螺纹的极限公差参数和上扣扭矩参数；

基于所述多个螺纹管的内螺纹的极限公差参数、外螺纹的极限公差参数和上扣扭矩参数，分别确定所述多个螺纹管的参数标准差；

基于所述多个螺纹管的参数标准差，确定所述多个螺纹管的密封可靠度。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述目标螺纹管的复合应力小于所述目标螺纹管的材料屈服强度，则确定所述目标螺纹管满足承载性能要求。

10.一种螺纹管的安全载荷的确定装置，其特征在于，所述装置包括：

复合应力确定模块，用于基于目标螺纹管的多组试验载荷，确定所述多组试验载荷对应的复合应力，其中，一组试验载荷包括内压载荷、外压载荷、拉伸载荷和压缩载荷；

第一构建模块，用于基于多组试验载荷与对应的复合应力，构建所述目标螺纹管的试验载荷谱；

第二构建模块，用于基于所述目标螺纹管的螺纹参数，构建所述目标螺纹管的几何模型；

加载模块，用于在所述目标螺纹管的几何模型上，加载所述目标螺纹管的试验载荷谱；

螺纹密封能确定模块，用于基于所述试验载荷谱中多组试验载荷对应的密封接触压力和密封接触长度，确定所述目标螺纹管在加载所述多组试验载荷时的螺纹密封能；

安全载荷确定模块，用于在所述多组试验载荷中，分别基于所述多组试验载荷对应的螺纹密封能和目标密封能，确定所述螺纹密封能大于所述目标密封能的载荷，作为所述目标螺纹管的安全载荷，所述目标密封能为所述目标螺纹管在加载所述试验载荷时能够有效密封所需的密封能。

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