丛式井多级压裂过程中管柱接头受到温度、压力等复杂交变载荷作用,管柱接头失效严重,影响油气田的正常开采。为缓解管柱接头失效,本文对交变载荷下压裂管柱接头的密封性能与疲劳寿命进行研究。利用ANSYS有限元软件APDL参数化语言建立三种密封结构(锥面-锥面、锥面-球面、柱面-球面)特殊螺纹模型,首先对三种接头进行了上扣模拟分析,然后将由温度、压力、管内流体作用引起的作用力简化为轴向载荷,分析了拉-拉、拉-压交变循环载荷下三种接头在整个循环阶段的密封性能。最后基于nCode DesignLife高级疲劳分析软件,以Miner损伤准则、局部应力应变法为理论基础,对特殊螺纹疲劳寿命进行分析。结果表明,上扣后三种密封结构特殊螺纹承载面应力大于导向面应力,锥面-锥面结构接触长度最长但平均接触压力最小。拉-拉循环载荷时,拉伸阶段,锥面-球面结构特殊螺纹接触压力下降最为严重,锥面-锥面接触长度下降最多,最大接触压力在前6周期波动较大,卸载阶段,三种接头密封面接触长度恢复,最大接触压力随循环周期增加呈阶梯式下降。拉-压循环载荷时,当拉伸载荷转变为压缩载荷,密封面接触压力和接触长度均增加,并且第一周期拉伸阶段接触压力明显大于其他周期,卸载阶段,三种密封结构最大接触压力变化各异,除第一周期外,压缩后卸载密封面接触压力大于拉伸后卸载密封面接触压力,拉-压循环载荷对密封面的影响更大。通过nCode DesignLife分析X、Y两种载荷谱下特殊螺纹疲劳寿命,发现两种载荷谱下螺纹失效位置相同,接箍两端及管体不完整螺纹段容易损坏,应力幅值越大,疲劳寿命对粗糙度、残余应力、载荷大小的敏感性越小,高载荷水平下,载荷大小是影响特殊螺纹疲劳寿命的主要因素。综合考虑各种分析情况下三种特殊螺纹性能,锥面-锥面最优,柱面-球面最差。