在冲击载荷作用下套管的应力分析

发布时间：2022-08-11 22:14

　　振动固井技术是在下套管、注灰、顶替和候凝的过程中,采用机械振动、液压或空气脉冲、水力冲击等手段,产生振动波作用于套管、钻井液和固井液来提高固井质量的一项新技术。振动技术最早应用于建筑行业的混凝土浇注过程。本文的研究内容就是研究套管振荡器振动固井过程中套管的强度问题。套管振荡器振动固井技术,就是借鉴了建筑业水泥振荡器（混凝土振捣器）的工作原理,通过套管振荡器对套管的周期性冲击引起套管振动,将套管和井壁之间的水泥浆,进行捣固,提高水泥界面的胶结强度,缩短水泥浆的胶凝时间,使水泥浆和套管及地层密实结合,排除了水泥浆中的气泡,消除了水泥浆的蜂窝麻面等现象,达到提高固井质量的目的。本文通过介绍套管振荡器的振动原理,分析了在冲击载荷作用下套管薄弱环节螺纹联接部分的应力分布规律,研究了在冲击载荷作用下套管的横向位移和环空水泥浆压力脉冲衰减规律,取得了以下成果:（1）通过研究套管振荡器的基本结构和套管中振荡器的运动,分析了振荡器作用下套管的振动情况和套管振动引起的水泥浆的波动情况。（2）通过研究APIФ139.7×7.72mm N-80钢级的圆锥套管的螺纹联接部分,分析了套管螺纹联接部分的应力强度和在... 

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 套管螺纹联接研究现状
        1.2.2 套管振动固井研究现状
    1.3 课题研究的主要内容
第二章 套管振荡器的振动原理
    2.1 套管振荡器的基本结构
    2.2 套管中振荡器的运动及其对套管的作用
    2.3 振荡器作用下套管的振动
    2.4 套管的振动引起水泥浆的波动
    2.5 结论
第三章 API套管圆螺纹联接的几何参数表达
    3.1 螺纹径向尺寸
    3.2 螺纹轴向尺寸
    3.3 螺纹环向尺寸
    3.4 API螺纹几何尺寸
第四章 套管螺纹联接的有限元分析
    4.1 ANSYS技术模块分析
        4.1.1 弹塑性分析模块
        4.1.2 接触分析模块
    4.2 套管圆螺纹联接有限元模型的建立
    4.3 不同载荷工况下套管螺纹联接的有限元分析
        4.3.1 机紧不同圈数的套管螺纹联接的应力分布
        4.3.2 机紧3 圈后在不同内压作用下套管螺纹联接的应力分布
        4.3.3 机紧3 圈后在不同拉应力作用下套管螺纹联接的应力分布
        4.3.4 机紧3 圈在复合工况下套管螺纹联接的应力分布
    4.4 在冲击载荷作用下套管螺纹联接的有限元分析
        4.4.1 冲击载荷的确定
        4.4.2 不同工况下冲击载荷对套管螺纹联接的应力分析
    4.5 本章小节
第五章 在冲击载荷作用下套管和水泥浆的数值模拟
    5.1 井内套管振荡器力学模型
    5.2 在冲击载荷作用下套管横向振动的有限元分析
        5.2.1 套管横向振动模型的建立
        5.2.2 不考虑流体作用套管的有限元分析
        5.2.3 流体中套管的有限元分析
        5.2.4 套管振动固有频率分析
        5.2.5 结论
    5.3 在冲击载荷作用下环空水泥浆的流场分析
        5.3.1 FLUENT软件功能及模块介绍
        5.3.2 流态判断依据
        5.3.3 脉冲压力沿环空水泥浆的FLUENT数值模拟
        5.3.4 结论
    5.4 本章小节
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢



本文编号：3675492