管柱上卸扣操作是起下管柱作业中最为重要的环节,上扣扭矩控制得当与否将直接关系到入井管柱相关性能。在实际油田作业中,由于管柱自身结构特点,外界因素会对其上扣状态产生一定的干扰,从而造成管柱自身扰动,形成附加弯矩,此时管柱经受附加弯矩与上扣扭矩耦合作用,探究其最终性能是否满足相关标准要求有着极为重要的意义。因此,本文以高负载、高密封110S油管特殊螺纹接头为研究对象,采取有限元仿真技术对其上扣过程进行分析,探究不同参数与管体性能之间的规律性变化,并按照ISO13679中I、II象限载荷包络线试验对其进行有限元评估,以探索一种适用于附加弯矩作用下特殊螺纹接头的评价方法。首先,根据管体实物测量结果及接头极限偏差数据,确定模型计算参数,利用相关软件建立其三维有限元模型。基于等效静风压原理,并以风载荷为例研究管柱附加弯矩相关计算公式,推导出管柱任意截面位置处附加弯矩计算方法;并对附加弯矩与最大上扣扭矩耦合作用下的上扣操作进行仿真试验分析,利用扭矩试验系统展开全尺寸实物试验对仿真计算结果进行验证。其次,基于因素轮换法思想,探究附加弯矩作用下特殊螺纹上扣扭矩各影响因素与接头性能之间的变化规律。最后,基于ISO 13679标准中载荷包络线试验基本原理,设计各工况加载路径,研究附加弯矩作用下接头承受轴向拉、压及内压载荷时的相关性能,并以实物试验进行验证,确保评价结果的可信性。结果发现:首先在附加弯矩与最大上扣扭矩耦合作用下,密封面处应力及接触压力分布不均,但台肩部位分布较为均匀,其最大应力超过材料屈服极限,发生局部屈服;螺纹段分布曲线呈现中低端高现象;附加弯矩作用会使接头环向应力分布不均,影响其密封效果。其次为探究敏感参量变化规律,针对接头密封结构处相关参数进行研究,外界附加弯矩数值越大时,接头接触应力减小、密封性能会变差;过大的主密封过盈量能够保证其连接性能与结构完整性、但超过0.13mm时,接头会出现塑性变形现象;因而在改变密封面锥度时,只有将其保持在合理范围内,才能避免其结构发生损坏;而且密封面长度范围应该控制在3～7mm之间,此时,分析结果波动较为稳定;过大的扭矩台肩逆向角会使台肩“尖锐化”,且应力集中现象较为明显,计算结果偏大,所以在后续设计分析时应综合考虑各方因素。此外,在进行接头性能有限元评估时,轴向拉伸载荷不利于接头密封,内压载荷能够使密封面接触应力增大,轴向压缩载荷能够保证台肩部位拥有较好的辅助密封功能,并结合全尺寸实物试验进行辅助验证。研究表明:采用有限元分析方法按照ISO 13679载荷包络线实验原理设计加载实验程序对接头进行附加弯矩作用下的性能评估是可行的,该方法能够极大节约试验时间、降低试验经济成本,可以在一定范围内代替全尺寸实物试验。同时,有限元分析方法还可发现实物试验中难以观察到的现象,对于优化螺纹接头设计具有一定参考价值。