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膨胀管补贴后的套管抗挤强度研究

张晓梅  
【摘要】:膨胀套管技术作为修补套管损坏井常用的技术,大大提高了补贴后的套管抗挤强度,极大地减少了套管的挤毁失效。然而,膨胀管扩径后的抗挤强度没有标准的计算方法,膨胀管补贴后的套管抗挤强度也没有公认的计算方法。因此,本文对膨胀管补贴后的套管抗挤强度进行研究。本文基于弹塑性力学理论和接触非线性分析理论,利用显式动力学分析模块对膨胀率分别为6.3%、11.2%和17.1%的55ksi膨胀管扩径过程进行了有限元模拟与分析,进而研究了三种膨胀率下的膨胀管扩径后的几何尺寸、管体内部的环向残余应力分布和环向压缩屈服强度。对三种扩径后的膨胀管,通过屈曲分析方法,计算了膨胀管扩径后的抗挤强度,并对三种膨胀管扩径后的抗挤强度屈曲分析结果进行了对比分析。同时分析了膨胀管扩径后的几何尺寸、环向压缩残余应力和环向压缩屈服强度这三种因素对膨胀管扩径后的抗挤强度产生的影响。对膨胀管补贴后形成的双层套管,同样利用屈曲分析方法,计算了双层套管抗挤强度和外层套管抗挤强度,对三种膨胀率下的膨胀管补贴后的套管抗挤强度屈曲分析结果进行了对比分析,进一步分析了双层套管之间的环空间隙和上述三种因素对膨胀管补贴后的套管抗挤强度产生的影响。将内层膨胀管抗挤强度和外层套管抗挤强度之和与膨胀管补贴后形成的双层套管抗挤强度进行了对比分析。本文得到了三种膨胀率下的膨胀管扩径后的抗挤强度、外层套管抗挤强度和膨胀管补贴后的套管抗挤强度,将前面两者之和与膨胀管补贴后的套管抗挤强度进行了对比分析,发现了膨胀管补贴后的套管抗挤强度显著高于内、外层套管抗挤强度之和,通过双层套管抗挤强度屈曲分析结果对比曲线图,发现膨胀率越大,两者的抗挤强度越接近。双层套管之间的环空间隙、膨胀管扩径后的几何尺寸、环向压缩残余应力和环向压缩屈服强度对膨胀管补贴后的套管抗挤强度具有明显的影响。


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