射孔爆轰对封隔器密封及定位性能的影响分析

发布时间：2022-11-10 22:10

　　射孔-测试联作和射孔-完井投产联作是目前国内比较先进的作业技术。在其作业过程中,封隔器常因为受到射孔弹爆炸冲击作用而发生密封和定位失效事故。针对射孔-测试联作、射孔-完井投产联作和深穿透射孔封隔器密封及定位性能分析需要,考虑封隔器下狭长套管和管柱边界约束的特点,应用理论分析与有限元模拟相结合的方法,分析射孔爆轰作用下封隔器所受载荷,依据得到的射孔弹爆轰载荷数据,建立封隔器坐封状态下的简化模型,研究爆轰作用下封隔器的密封性能和定位性能。借助理论分析和ANSYS-AUTODYN程序模拟的方法,研究了射孔爆轰作用下封隔器所受载荷,结果表明射孔爆轰作用下封隔器附近峰值压力达到100MPa。借助理论分析和ANSYS-LSDYNA模拟结合的办法,得到了射孔爆轰作用下封隔器的关键密封和定位元件的动态响应,结果表明射孔爆轰作用下封隔器胶筒与套管间最大接触应力为31.547MPa,胶筒最大等效应力为36.465MPa;卡瓦与套管间最大接触应力为842.20MPa,卡瓦最大等效应力为:3700.5MPa;水力锚最大等效应力为1780.9MPa。以上研究说明:射孔弹爆炸迫使工作液远离起爆点运动,压力波经过反... 

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 问题的提出及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 射孔弹爆轰国内外研究现状
        1.2.2 封隔器定位性能及密封性能研究现状
    1.3 本文主要研究内容及技术路线
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 技术路线
    1.4 本文的创新点
第二章 射孔爆轰载荷理论分析与数值模拟
    2.1 理论计算基础
        2.1.1 爆轰波形成过程介绍
        2.1.2 射孔段管柱内冲击波的传播、反射和叠加分析
    2.2 射孔爆轰过程数值模拟分析
        2.2.1 ANSYS/AUTODYN软件爆轰波分析应用介绍
        2.2.2 数值模拟参数确定
        2.2.3 数值计算模型的建立
    2.3 数值计算结果与分析
        2.3.1 射孔过程工作液密度变化规律分析
        2.3.2 射孔过程工作液速度变化规律分析
        2.3.3 射孔过程工作液压力变化规律分析
    2.4 本章小节
第三章 射孔工况下封隔器密封性能分析
    3.1 封隔器各组件受力权重分析
        3.1.1 附加粘滞摩阻力M_d分析
        3.1.2 封隔器整体受力分析
        3.1.3 封隔器各组件力学分析
    3.2 封隔器密封性能判断准则
        3.2.1 封隔器胶筒的封隔性判断
        3.2.2 封隔器胶筒的安全性判断
    3.3 射孔爆轰作用下封隔器有限元分析
        3.3.1 封隔器三维模型建立及简化
        3.3.2 封隔器有限元仿真参数确定
    3.4 射孔工况下胶筒封隔性分析
        3.4.1 胶筒封隔性理论分析
        3.4.2 胶筒封隔性有限元分析
    3.5 射孔工况下胶筒安全性分析
        3.5.1 胶筒安全性理论分析
        3.5.2 胶筒安全性有限元分析
    3.6 本章小结
第四章 射孔工况下封隔器定位性能分析
    4.1 射孔作业封隔器定位性能评价方法
    4.2 射孔爆轰作用下封隔器卡瓦所受载荷分析
    4.3 射孔爆轰作用下封隔器卡瓦力学性能分析
        4.3.1 射孔爆轰作用下封隔器卡瓦力学性能理论分析
        4.3.2 射孔爆轰作用下封隔器卡瓦力学性能有限元分析
    4.4 射孔爆轰作用下封隔器水力锚力学性能分析
        4.4.1 射孔爆轰作用下封隔器水力锚力学性能理论分析
        4.4.2 射孔爆轰作用下封隔器水力锚力学性能有限元分析
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
致谢
参考文献
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]油气井射孔段管柱动态响应及应力强度分析[J]. 张林,徐成,李明飞,张伟.  机械设计与制造工程. 2017(09)
[2]封隔器在射孔管柱中的安全距离评估[J]. 高永德,王书华,王宪超,刘志英,郭书生,唐建军.  测井技术. 2016(03)
[3]遇油膨胀封隔器的封隔性能研究[J]. 马明新,步玉环,曹成章,李硕.  润滑与密封. 2012(07)
[4]RTTS封隔器中心管外螺纹接头断裂分析[J]. 刘箐霖,李玉民,张金源.  理化检验(物理分册). 2012(05)
[5]振动采气管柱应力强度分析[J]. 曹银萍,唐庚,唐纯洁,郭建华.  石油机械. 2012(03)
[6]压缩式封隔器坐封力学有限元分析[J]. 尹飞,高宝奎,金磊.  石油机械. 2012(02)
[7]永久封隔器胶筒结构改进与优化[J]. 吴晋霞,刘智,袁春生,付久艳.  石油机械. 2012(02)
[8]有限元分析法确定Johson-Cook本构方程材料参数[J]. 董菲,Guenel Germain,Jean Lou Lebrun,李铸国.  上海交通大学学报. 2011(11)
[9]封隔器超弹性胶筒力学性能的试验研究[J]. 张劲,李炜,张士诚.  机械工程学报. 2011(08)
[10]基于Lagrange、ALE和SPH算法的接触爆炸模拟计算[J]. 李利莎,谢清粮,郑全平,张洪海,杜建国.  爆破. 2011(01)

硕士论文
[1]井下封隔器工作行为仿真研究[D]. 王海兰.西南石油学院 2004



本文编号：3705370