试油封隔器系统非线性仿真

发布时间：2024-11-03 05:35

　　试油封隔器是在试油作业中封隔井下压力的关键工具,在高温高压井应用的安全性不容忽视。目前的研究未从系统角度研究试油封隔器的非线性力学行为、失效形式、失效判据、密封完整性,故进行试油封隔器系统非线性仿真分析及其性能信封曲线的研究。以试油作业中常用的RTTS封隔器为研究对象,考虑试油封隔器系统的材料、几何、接触非线性特征,应用非线性有限元理论,以Mooney-Rivlin应变能函数建立非线性材料模型,综合运用杂交网格、非线性自适应区域、罚刚度算法等处理几何、接触非线性导致的难收敛问题。建立RTTS封隔器三维有限元模型,应用控制变量法研究了封隔器密封性能、锚定性能的影响因素。从封隔器系统角度,研究了密封-锚定系统力学性能并与独立部件力学性能对比,提出考虑套管的封隔器系统失效形式、失效判据以及胶筒敏感度系数指标。基于封隔器系统失效理论,研究了封隔器性能信封曲线的绘制方法及应用。研究发现:胶筒的等效应力及接触压力随坐封载荷的线性增大而非线性增大;随着胶筒个数的增加,胶筒接触压力沿远离压缩端方向依次降低;胶筒的接触压力随摩擦因数、材料硬度的增加而非线性降低。卡瓦锥角为12°(与10°、14°比较),牙...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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摘要
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第一章 绪论
    1.1 研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 封隔器工作行为分析研究现状
        1.2.2 封隔器结构优化研究现状
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
    1.4 创新点
第二章 试油封隔器密封部件非线性仿真
    2.1 封隔器密封部件的三重非线性概述
    2.2 封隔器胶筒材料模型的建立
    2.3 RTTS封隔器胶筒力学性能非线性仿真
        2.3.1 RTTS封隔器胶筒仿真分析收敛性控制
        2.3.2 RTTS封隔器密封部件力学性能仿真
    2.4 封隔器密封性能影响因素研究
        2.4.1 胶筒个数对封隔器密封性能的影响
        2.4.2 摩擦因数对封隔器密封性能的影响
        2.4.3 胶筒硬度对封隔器密封性能的影响
    2.5 本章小结
第三章 试油封隔器锚定部件非线性仿真
    3.1 RTTS封隔器卡瓦与套管作用力学分析
    3.2 RTTS封隔器卡瓦力学行为仿真
        3.2.1 RTTS封隔器卡瓦建模及有限元网格划分
        3.2.2 RTTS封隔器卡瓦力学性能仿真边界条件设置
        3.2.3 RTTS封隔器卡瓦力学性能仿真结果分析
    3.3 RTTS封隔器锚定性能影响因素研究
        3.3.1 卡瓦锥角对封隔器锚定性能的影响
        3.3.2 卡瓦镶齿牙型角对封隔器锚定性能的影响
        3.3.3 卡瓦镶齿分布相位对封隔器锚定性能的影响
    3.4 本章小结
第四章 试油封隔器系统非线性力学行为仿真及安全性分析
    4.1 RTTS封隔器密封-锚定系统仿真模型的建立
    4.2 RTTS封隔器系统非线性力学仿真求解
    4.3 封隔器系统安全性分析
        4.3.1 封隔器密封部件安全性评价
        4.3.2 封隔器锚定部件安全性评价
        4.3.3 封隔器辅助部件安全性评价
    4.4 本章小结
第五章 封隔器性能信封曲线研究
    5.1 封隔器性能信封曲线综述
        5.1.1 封隔器性能信封曲线简介
        5.1.2 典型封隔器性能信封曲线分析
        5.1.3 温度对封隔器性能信封曲线的影响
    5.2 封隔器性能信封曲线绘制原理
        5.2.1 胶筒失效载荷的确定
        5.2.2 卡瓦失效载荷的确定
        5.2.3 水力锚失效载荷的确定
        5.2.4 中心管失效载荷的确定
    5.3 封隔器性能信封曲线的绘制
        5.3.1 封隔器性能信封曲线绘制的通用方法
        5.3.2 RTTS封隔器性能信封曲线绘制
    5.4 本章小结
第六章 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



本文编号：4010764