实体膨胀管膨胀过程数值模拟及结构优化.pdf

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1、2Ol1白‘第4O卷石油矿场机械第5期第67页0lLFIELDEQUIPMENT2011，40(5)：67～7Ooo文章编号：1001—3482(2011)050067—04实体膨胀管膨胀过程数值模拟及结构优化张建，肖刚，孙骞l，口玮，吕芳蕾(1．中国石化胜利油田分公司采油工艺研究院，山东东营2570002．r{I国石化胜利石油管理局石油开发lI

2、心，tlI东东营257000)摘要：分析了实体膨胀管膨胀过程机理及影响因素。采用ANSYS软件对不同结构的膨胀管膨胀过程进行有限元模拟，模拟过程采用非线性准静态力学法，揭示了膨胀过程中管体的轴向、径向位移的变

3、化规律及其主要影响因素。模拟结果表明：膨胀过程中管壁变薄，膨胀载荷与膨胀工具有直接关系，合理膨胀工具半锥角为10～l5。。有限元数值模拟方法可以较好地预测实体膨胀管膨胀过程主要影响因素，可对选取合理膨胀工艺提供依据。关键词：实体膨胀管；数值模拟；膨胀工具；优化；影响因素中图分类号：TE931．2文献标识码：ANumericalSimulationofSolidExpendableTubularandStructureOptimizingbyANSYSZHANGJian，XIAOGang。，SUNQian，LVWei，I．VFang—lei(1．OilP

4、roductionTechnologyResearehInstitute，ShengliOilfield，Sinopec，Dongying257000，China；2．ShengliOilfieldPetroleumDevelopmentCenter，Sinopec，Dongying257000，China)Abstract：Accordingtothestructureandworkingprincipleofsolidexpendabletubular，thispaperpresentsthenumericalsimulationofstressd

5、istributionofdifferentgeometriessolidexpendabletubularusingcommercialpackageANSYS．Duringthesimulations，nonlinearquasi—staticmechan—icsmethodisadopted．Basedonthat，axialandradialdisplacementvariationsareanalyzedinde—tail，andsomemainfactorsrelatedarealsodiscussed．Thesimulationresul

6、tsshowthattubularwallbecomethin，andexpendableloadisdirectlyrelatedtoexpendablecone．Thereasonablehalf—coneangleofexpansiontoolis10。to15。．Theresultscanprovidereferenceforreasonabledesig—ningofexpandabledevicesandtechnology．Keywords：solidexpendable；numericalsimulation；expandabletoo

7、l；optimization；facts由于井跟中套管层次随着井深的增加而增加，是针对可膨胀式实体管。随着基于有限元的数值模可利用的井眼直径变得越来越小，因此满足不了开拟技术的快速发展，应用数值模拟来预测实体膨胀采及后续修井等作业的要求，相应的钻机设备、钻井管的性能越来越受到广大研究者的重视。液及其他的材料费用就很多。可膨胀管技术。能本文主要利用有限元数值模拟技术，研究了膨为以上难题提供有效的解决方案，因此引起了人们胀管膨胀过程中管体变化规律，同时探讨了不同摩的注意并快速发展起来。本文的可膨胀管技术主要擦因数、不同半锥角、不同膨胀力的影响规律，提出收稿

8、日期：20101105作者简介：张建(1981一)，男，山东东营人，博士，主要研究方向为完井新工艺与理论，E—mail：Zhangjian051．slyt@sinopeccorn。·68·石油矿场机械2011年5月了膨胀工具优化设计方法。2计算结果与分析1实体膨胀管数值模型2．1实体膨胀管径向与轴向位移实体膨胀管工作原理为：首先将膨胀工具与管对Dl39．7mm的J55油井套管采用摩擦因数柱下入井眼中，通过机械力或液压力的作用，使得膨分别为0．12、0．15、0．20，膨胀头半锥角分别为5。、胀工具在管柱内轴向移动；同时对于膨胀管进行径8。、10。、15

9、。，对2种膨胀量(膨胀5和膨胀1O)进向膨胀，在其发生永久性塑性变形后，实现节省井眼行了模拟，