膨胀尾管悬挂器金属啮合实验及仿真.pdf

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1、2013年第40卷第3期探矿工程(岩土钻掘工程)49膨胀尾管悬挂器金属啮合实验及仿真陈喜春，赵凯，宋刚(1．天津职业技术师范大学，天津300222；2．四川仪表工业学校，重庆400702；3．中国地质大学(北京)工程技术学院，北京100083；4．中国地质科学院勘探技术研究所，河北廊坊065000)摘要：膨胀尾管悬挂器是以膨胀管技术为基础发展起来的一种新型尾管悬挂器，它可以克服常规尾管悬挂器的诸多不足并且可以大大降低成本。论述了膨胀尾管的悬挂原理，通过室内实验分析了金属环在悬挂器中的工作机理，利用ansysls—dyna非

2、线性有限元软件对不同结构参数的金属环所提供的悬挂力进行仿真计算，通过对比得到了结论。关键词：膨胀尾管悬挂器；金属环；悬挂力；有限元中图分类号：P634文献标识码：A文章编号：1672—7428(2013)03—0049—05ExperimentandSimulationonMetalEngagementofExpandableLinerHanger／CHENXi—chun一，ZHAOKai，SONGGang4(1．TianjinUniversityofTechnologyandEducation，Tianjin300222

3、，China；2．SichuanInstrumentIndustrySchool，Chongqing400702，China；3．SchoolofEngineeringandTechnology，ChinaUniversityofGeosciences，Beijing100083，China；4．TheInstituteofExplorationTechniques，CAGS，LangfaugHebei065000，China)Abstract：Expandablelinerhangerisanemerginglinerh

4、angerdevelopedonthebasisofexpandabletubulartechnology，whichcancompensatethedisadvantagesofconventionallinerhangerandreducethecost．Thispaperintroducestheprinci—pieofexpandablelinerhangerandanalyzestheworkingmechanismofmetalringsinlinerhangerbyindoorexperiment．Thesu

5、spensionforceprovidedbymetalringswithdifferentstructureparametersissimulatedbasedonansysls·-dynanonlinearfi·-niteelementsoftware．Theconclusionisproposedthroughcomparingdataobtainedfromindoorexperimentandsimulation．Keywords：expandablelinerhanger；metalring；suspensio

6、nforce；finiteelementanalysis0引言中心管膨胀尾管悬挂器是以膨胀管技术为基础发展起膨胀尾管来的一种应用于尾管固井的新型尾管悬挂器。膨胀外层套管尾管悬挂器主要由膨胀锥、膨胀尾管、中心管、橡胶金属环环等组成。其基本工作原理是：将悬挂器下入到井橡胶环下预定位置后，利用液压的方式驱使膨胀锥沿中心管轴线移动，当膨胀尾管进入塑性变形区域时会发生径向变形，管柱直径变大，进而将金属环和橡胶环挤压在膨胀尾管与外层套管之间，由金属环与外层套管之间啮合来提供悬挂力，由橡胶环提供密封功膨胀锥能，橡胶环也可提供辅助的悬挂力

7、，悬挂前后对比如图1所示。近年来随着深井超深井的增多，井下极端环境也越来越多，如高温高压、高含腐蚀介质等情况，在尾管这些环境中橡胶材料原本的特性将会发生变化，如果不增加金属环，单纯用橡胶环提供悬挂力，就会使(a)悬挂前(h)悬挂后尾管悬挂器丧失原有功能，主要体现在以下几个方图1悬挂前后对比示意图面：(1)高温(部分井达到了200℃以上)高压的工收稿日期：2013一O1—05基金项目中国地质调查局地质大调查项目“膨胀式尾管悬挂技术及固井工艺研究”(1212011120240)作者简介：陈喜春(1978一)，女(汉族)，湖南常

8、德人，天津职业技术师范大学硕士研究生、四川仪表工业学校讲师，机械制造与自动化专业主要研究方向为机械冷热加工变形机理、材料力学和中职教育教学管理，重庆市北碚三花石松林坡65号四川仪表工业学校机电教研室。52探矿工程(岩土钻掘工程)2013年第40卷第3期2仿真实验膨胀尾管悬挂器的工作过程涉及金属材料的塑膨