偏心胀管器是大庆油田有限公司发明的一种油水井大修工具,广泛应用于小通径错断或大变形套损井的扩径修复。其特点是具有与工具体圆柱偏心连接的圆锥。在工作中,通过偏心圆锥找到变形通道并楔入,在连续顿击力的作用下对套损井进行整形扩径。由于这种工具在工作的过程中受到多种非线性力的作用,可能发生塑性变形和断裂等形式的破环。为了对工具的具体受力情况进行分析,本论文采用Ansys软件对此工具进行了有限元分析模拟计算。 首先,指定材料属性,进行建模。忽略结构上一些不重要的环节,建立了合理简化的偏心胀管器、损坏套管和围岩的模型。然后,采用八节点实体单元solid45对建好的模型进行网格划分。对结构尖角处和应力集中处增加网格密度,以提高求解的准确性。最后,施加边界条件。由于模型为对称模型,在模型对称面上施加对称位移约束。围岩的上、左、后表面分别施加30MPa、6MPa和9MPa的面载荷,对应面施加位移约束。各接触面间定义为接触后求解。 通过对60毫米和40毫米两种小通径情况下的10度、15度和20度锥角受力情况进行有限元计算得出了偏心胀管器的Mises应力分布,找出了不同通径下合理锥角的偏心胀管器。对今后的整形扩径工具的选择提供了较好的理论依据。