实体膨胀管膨胀力影响因素数值模拟.pdf

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1、2010年第39卷石油矿场机械第12期第1页0ILFIELDEQUIPMENT2O10，39(12)：1～4oo文章编号：1001—3482(2O10)12-0001—04实体膨胀管膨胀力影响因素数值模拟梁坤，练章华，任荣坤，丁亮亮，魏臣新(西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都610500)摘要：根据弹塑性有限元理论，建立了膨胀套管膨胀所需膨胀液压力与摩擦因数、膨胀率、膨胀锥锥角的非线性接触的有限元力学模型。通过所建模型的求解，对膨胀液压力的影响因素进行了深入研究，并定量分析了摩擦因数、膨胀率、膨胀锥锥角对膨胀力的影响规律。研究表明：在其他条件相同的情况下，膨

2、胀液压力随摩擦因数或膨胀膨胀幅度增加而线性增大，随膨胀锥角的增大，膨胀液压力呈现先减小后增大的规律。此研究为膨胀X-艺的设计提供了理论参考。关键词：膨胀套管；膨胀液压力；膨胀幅度；膨胀锥锥角；摩擦因数中图分类号：TE931．2文献标识码：ANumericalApproachingtoPredictionofExpansionforSolidExpandableTubulesLIANGKun，LIANZhang—hua，RENRong—kun，DINGLiang—liang，WEIChen—xin(StateKeyLaboratoryofOil&GasReservoirGeol

3、ogyandExploitation，SouthwestPetroleumUniversity，Chengdu610500，China)Abstract：AccordingtoFEMtheory，anon—linearFEMcontactanalysesmodelwhichhydraulicdrivingforce，frictioncoefficient，expansionrateandconeangleofsolidexpandabletubular(SET)wasestablished．Theresultsolvedbythismodelisconsistentwitht

4、hatmeasuredinthetest，andquantitativeanalysisofthefrictioncoefficient，expansionrate，expansionconeangleofthehydrau—licdrivingforceoflaw．Researchsuggeststhatinotherconditionsbeingequal，onlychangethefrictioncoefficient，expansionrate，expansionconeangle，hydraulicdrivingforceincreaseslinearlywitht

5、heexpansionofthefrictioncoefficientorexpansionrateincreasing，withtheexpansionconeangleincreases，hydraulicdrivingforcedecreasesatfirstandthenincreases．Thestudyprovidesatheoreticalreferencefordesigningthesuitableexpansionplan．Keywords：expandabletubular；hydraulicdrivingforce；expansionrate；cone

6、angle；frictioncoeffi—cient实体膨胀套管技术是节省井眼并有效降低钻、眼尺寸，节省下入套管层次的目的。完井成本的钻井新技术]。在套损井修复和小井在膨胀管膨胀作业过程中，膨胀液压力的大小眼钻井中也广泛应用。其原理是利用金属的弹塑性是影响施工难易程度的重要参数。由于膨胀套管膨特性，通过特殊的工具和工艺，使下入套管发生永久胀过程属于高度非线性弹塑性接触大变形问题，用塑性变形，并与上层套管内壁紧贴，从而达到扩大井一般的理论难以得到精确解。本文采用弹塑性接触收稿日期：2010-06-12‘基金项目：国家自然科学基金项目“基于数值模拟的复杂地层地应力场反演研究”(5

7、0774063)作者简介：梁坤(1982一)，男，四川梓潼人，硕士研究生，主要从事油气井工程力学、可膨胀套管机理及其仿真研究，Email：Is一2002．9@163．com。石油矿场机械2O1O年12月问题有限元法，研究膨胀机构中膨胀锥与膨胀套管完成模拟试验。内壁的摩擦因数、膨胀锥锥角以及膨胀幅度对膨胀液压力的影响规律，为膨胀套管系统工艺参数设计提供理论依据。1有限元模型的建立1．1膨胀锥结构膨胀锥几何模型如图1。图中，a为膨胀锥锥角；工为润滑辅助区；II为膨胀区；Ill为定径区；D为定径区的直径；d为