不同布缝形式的割缝筛管抗挤强度有限元分析.pdf

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1、石油机械—８０—ＣＨＩＮＡＰＥＴＲＯＬＥＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ２０１６年第４４卷第２期◀油气田开发工程▶∗不同布缝形式的割缝筛管抗挤强度有限元分析李航邱亚玲伍建川徐涛杜明轩曾云义（西南石油大学机电工程学院）摘要：针对割缝筛管不同缝槽排列形式会影响筛管抗挤强度的问题，考虑了平行、交错和螺旋３种不同的布缝形式，并以有限单元法为基础，同时建立割缝筛管的力学模型，分析出割缝筛管在３种不同布缝形式下的抗挤强度。计算结果表明，平行和交错布缝形式对割缝筛管抗挤压强度的影响基本相同，而螺旋布缝对割缝筛管抗挤压强

2、度影响比前两种更大。研究结果可为合理地选择割缝筛管的参数，延长其使用寿命提供一定的理论依据。关键词：割缝筛管；布缝形式；抗挤强度；有限元；应力分析中图分类号：ＴＥ９２５文献标识码：Ａｄｏｉ：１０?１６０８２／ｊ?ｃｎｋｉ?ｉｓｓｎ?１００１－４５７８?２０１６?０２?０１７ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅＣｏｌｌａｐｓｉｎｇＳｔｒｅｎｇｔｈｏｆＳｌｏｔｔｅｄＬｉｎｅｒｗｉｔｈＤｉｆｆｅｒｅｎｔＳｌｏｔＡｒｒａｎｇｅｍｅｎｔＬｉＨａｎｇＱｉｕＹａｌｉｎｇＷｕＪｉａｎｃｈｕａｎＸ

3、ｕＴａｏＤｕＭｉｎｇｘｕａｎＺｅｎｇＹｕｎｙｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｌｏｔａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｎｔｈｅｃｏｌｌａｐｓｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｓｌｏｔｔｅｄｌｉｎｅｒ，ｔｈｅｐａｒａｌｌｅｌ，ｓｔａｇｇｅｒａｎｄｓｐｉｒａｌｔｈｒｅｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｌｏｔａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓｈａｖｅｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄ?Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆ

4、ｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｍｅ⁃ｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｌｏｔｔｅｄｌｉｎｅｒｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｃｏｌｌａｐｓｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｓｌｏｔｔｅｄｌｉｎｅｒｉｎｔｈｒｅｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｌｏｔａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ?Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｐａｒａｌｌｅｌａｎｄｓｔａｇｇｅｒｅｄｓｌｏｔａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓｏｎｔｈｅｃｏｌｌａｐｓｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｉｓｂａｓｉｃａｌｌｙｔｈｅｓ

5、ａｍｅ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｓｐｉｒａｌｓｌｏｔａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｉｎａｇｒｅａｔｅｒｃｏｌｌａｐｓｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｔｈａｎｔｈｅｐｒｅ⁃ｖｉｏｕｓｔｗｏａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ?Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓｓｅｌｅｃｔｉｏｎｆｏｒｓｌｏｔｔｅｄｌｉｎｅｒｔｏｉｍ⁃ｐｒｏｖｅｉｔｓｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅ?Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｌｏｔｔｅｄｌｉｎｅｒ；ｓｌｏｔａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ；ｃｏｌｌａｐｓｅｓｔｒｅ

6、ｎｇｔｈ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ；ｓｔｒｅｓｓａｎａｌｙｓｉｓ重复利用率高的优点，且其价格低廉，在油田采油［３］０引言防砂中得到了广泛应用。在油井完井和采油防砂中，引起筛管损坏的原因主要有：地层蠕变导致［３－４］稠油油藏在开采过程中，油层出砂是导致储层筛管承受非均匀的围岩蠕变外压而破坏；因井［１－２］损害的主要原因。而我国的油田多属于疏松砂眼轨迹不规则，所以筛管在下入过程中遇阻，现场岩油藏，因此防砂是石油开采中一个非常重要的环需要上、下往复活动筛管或旋转筛管才能使其下节，对原油的稳定开采起着

7、重要作用。防砂可采用入，从而引起筛管管柱受到过大压缩载荷、拉伸载的完井方式有割缝筛管、绕丝筛管、预制筛管、砾荷、扭转载荷和弯曲载荷，这些都会导致筛管破［５］石充填、压差控制、地层胶结和压裂⁃封堵等。而坏；稠油井热采时持续的高温和热应力导致筛［６］割缝筛管因为管、缝同体，具有刚性好、抗刮磨、管产生脱扣、压缩变形及疲劳裂纹。强度高、耐腐蚀、间隙均匀、管径大、流阻小以及长期以来，国内外学者对割缝筛管抗挤强度研∗基金项目：国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”（２００８ＺＸ０５０２７、２０１１ＺＸ０

8、５０２７）；石油天然气装备教育部重点实验室资助项目（ＯＧＥ２０１４０３⁃１７）。２０１６年第４４卷第２期李航等：不同布缝形式的割缝筛管抗挤强度有限元分析—８１—究做了大量工作，他们利用有限元软件对割缝筛管１?３网格划分约束条件及加载方式［４－９］进行了强度分析。研究结果表明，影响筛管强用三维建模软件ＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳ创建了３种不度的割缝参数主要有缝槽结构、周缝数、缝长、缝同布缝形式割缝筛管的计算模型，然后直接导入宽、缝间距以及布缝形式等。笔者将以梯形缝槽为ＡＮＳＹＳＷＯＲＫＢＥＮＣＨ中进行有限