石油套管是石油天然气勘探和开采中的重要设备,合理的上扣扭矩对石油套管接头的连接强度和密封性能有着重要影响,由于工作环境的原因接头受力情况极其复杂,经常发生井下的失效事故,接头的抗扭性能较弱引起的失效较为常见,因此对其抗扭性能研究变得尤为重要。本文在国内外相关理论成果的基础上,通过解析法、有限元法、全尺寸法对石油套管接头的结构特点、密封机理、上扣扭矩进行分析,主要内容和成果包括:1)对API标准推荐的上扣扭矩公式进行解析,为特殊螺纹石油套管接头上扣扭矩的计算提供理论基础;2)根据厚壁圆筒弹性力学理论,推导出了石油套管接头锥形密封面最大过盈量的计算方法;3)利用有限元分析软件Marc建立石油套管接头的二维轴对称模型,以φ177.8 mm特殊螺纹石油套管接头为例研究石油套管接头的密封机理,引入密封强度的概念,分析了锥形密封面、扭矩台肩对接头密封性能的影响,并对密封结构参数进行优化;4)推导出特殊螺纹石油套管接头上扣扭矩的计算方法,并分析了螺纹脂摩擦系数、密封面径向过盈量以及台肩面轴向过盈量对上扣扭矩的影响;5)对φ177.8 mm特殊螺纹石油套管接头进行加工试制,通过全尺寸法确定了特殊螺纹石油套管接头的上扣扭矩范围,同时对石油套管接头在轴向拉伸载荷作用下的密封性能进行试验,验证了该特殊螺纹石油套管接头在极端载荷下的密封性能。本文的研究内容和成果对石油套管接头的实际应用提供有益帮助,利用本文给出的计算方法,可以较好地估算特殊螺纹接头的上扣扭矩,并为石油套管接头的力学行为的研究提供理论支持。