折叠式连续套管辊锻成形工艺技术研究

发布时间：2020-05-12 18:03

【摘要】：近年来,石油套管技术飞速发展,而膨胀管技术越来越成为石油套管的核心技术。传统的膨胀套管下井后通过膨胀锥头将其膨胀至贴合井壁,在油管补贴、套管补贴、管柱加固、地层封堵、尾管悬挂器等方面都有着诸多的工程应用,但膨胀套管由于是非连续的结构,需要逐层对油气井进行固封,故固井过程中导致井眼不断缩小,且在膨胀管的连接处难以保证其连接强度和密封性。本文根据德国Marinovition公司研发的CoilFlat-CT-Liner套管为理念,设计了一种“U”型可缠绕至滚筒的折叠式连续套管,旨在解决普通石油套管所遇到的下井困难,难以搬运,施工难度高,接头处连接强度不足等问题。本文采用辊锻成形的加工方式对折叠式连续套管进行加工,借助DEFORM-3D有限元软件模拟套管的挤压和辊锻成形过程,揭示其各道次的变形情况、金属流动规律以及在辊锻过程中的最大等效应力等。首先,对辊锻模具进行型槽及参数设计,建立了不同辊锻模具槽型的三维实体造型,通过在DEFORM中进行有限元模拟,对比成形后的折叠式连续套管截面形状以及成形过程中的受力分布和大小,筛选出成形良好的辊锻模具的“U”形型槽方案。其次,对辊锻模具进行弧形半径和回转半径进行优选分析,下模弧形半径为97mm时,套管成形良好。回转半径选用300mm,可保证折叠式连续套管受力较小变形良好的前提下,辊锻模具的尺寸最小,节约成本,方便加工。通过模拟分析,研究了成形折叠式连续套管最佳的辊锻模具设计方案,为套管辊锻工艺的模具设计提供了重要的参考价值。再次,根据工业生产实际情况对辊锻成形进行工艺方案的研究,其中主要对辊锻道次和辊锻速度进行优选,根据金属塑性成形辊锻道次的计算公式,确定本课题的实验分三道次进行,分析了每道次成形过程中的等效应力值、金属流动速度场,各道次辊锻后的锻件截面图以及延伸量和相对宽展;在辊锻速度的优选上,选择了四个对照组进行研究分析,分析了不同速度下的行程-载荷分布情况,对连续套管生产中的生产速度和设备吨位等的选择有重要的指导意义。最后根据CoilFlat-CT-Liner的设计理念,对折叠式连续套管缠绕上滚筒的方案进行了初步研究,为这一种新型的石油连续套管提供了全新的设计思路。
【图文】：

图１．１应用膨胀管技术封堵复杂地层逡逑

图１．３应用膨胀套管技术的尾管悬挂器逡逑
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG316;TE931.2

【参考文献】

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本文编号：2660621