实体膨胀管膨胀过程有限元模拟与分析

发布时间：2020-10-12 00:53

　　 近年来,为了达到地质避水的目的,塔河油田在施工过程中就将侧钻点提高到泥岩地层。而泥岩地层又容易引起井壁失稳,为了解决造斜段泥岩井壁垮塌问题,传统的解决方式采用增加套管的层次。下入常规套管会导致完井井眼尺寸无法满足生产的需要。采用实体膨胀管技术稳定容易垮塌的泥岩井段,以达到增大完井井眼尺寸的目的。实体膨胀管在施工过程中,需要了解膨胀套管所需要的膨胀力,有必要研究膨胀速度、膨胀管材料力学性质、膨胀工具结构参数等因素对膨胀力的影响,为制定合理的膨胀参数提供理论依据。本论文根据塔河油田实际的现场施工作业情况,利用弹塑性力学,建立了实体膨胀管有限元动力学分析模型,采用了中心差分法,在考虑边界条件后,对系统进行了求解,模拟并分析了膨胀率、屈服强度、井眼曲率、膨胀锥角、膨胀速度、摩擦系数等因素对实体膨胀管膨胀力的影响,研究了膨胀后的实体膨胀管的几何参数、残余应力对膨胀后套管强度的影响。根据塔河油田实体膨胀管现场作业参数,将理论模型与实测数据进行了对比,验证了模型的合理性。研究结果表明,实体膨胀管在膨胀过程初期,最大等效应力发生套管内璧处,随着膨胀锥的移动,在套管膨胀后期,其等效应力减小,最后只剩下残余应力。实体膨胀管膨胀过程需要的膨胀力会随着井眼曲率、套管膨胀率、摩擦系数、材料屈服强度等参数的升高而升高。通过优化膨胀锥的角度,能够使套管和膨胀锥之间产生的摩擦力大幅度降低,膨胀锥的角度通常在10°附近所需的膨胀力最小。膨胀速度对实体膨胀管膨胀过程的各参数变化影响较小。通过分析实体膨胀管膨胀后的残余应力及其套管抗挤强度的影响因素,采用有限元法对实体膨胀管膨胀后的抗挤强度进行了仿真。实体膨胀管膨胀后的抗挤强度主要受残余应力的影响,壁厚不均度与套管不圆度也会影响实体膨胀管膨胀后的抗挤强度。实体膨胀管发生不均匀变形且残余应力较大的情况下,实体膨胀管的抗挤强度会大幅度减小。本论文的研究结果对实体膨胀管技术的现场应用提供了可靠的理论支持。
【学位单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE93
【部分图文】：

图１－２实体膨胀管技术的工程应用??对于单一井径实体膨胀管而言，

图１－３反映了其膨胀工艺的过程

图１－３单一井径膨胀管膨胀工艺示意图??１．３国内外研究现状??
【参考文献】

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本文编号：2837382