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实体可膨胀套管技术是21世纪石油行业主要的研究方向之一,具有非常好的发展前景。在套管补贴修复、尾管悬挂器和钻井完井中都得到了广泛应用,获得了巨大的经济效益。目前,国内的技术还不够发达,做试验耗费大量人力物力,因此,通过仿真分析的手段展开对膨胀套管的研究工作就势在必行了。 实体可膨胀套管技术涉及到接触、大变形和材料性质的改变,属于ANSYS有限元分析软件中的三重非线性分析。本文首先对这三种非线性做了一下介绍,并顺带着介绍了进行套管抗挤性能仿真分析的相关理论——屈曲分析模块。 对不同尺寸结构的膨胀系统的膨胀过程进行仿真分析。建立不同膨胀系统的有限元模型,对实体套管的膨胀过程进行仿真分析,得到膨胀过程及膨胀后的一些结构及性能参数。在此基础上,改变膨胀锥锥角、摩擦系数和材料的性质,总结分析这些参数对膨胀性能的影响,得到膨胀系统的驱动力的计算公式。 对套管膨胀后的环向残余应力进行研究分析。建立实体膨胀系统的仿真分析模型,设置非线性的相关参数,对膨胀过程进行仿真分析,总结得出不同尺寸规格膨胀系统残余应力的大小及分布规律,为膨胀后套管的抗挤强度做准备。 采用有限元分析软件ANSYS的屈曲分析模块对膨胀套管的抗挤性能进行分析,针对套管在不同的工况下进行分析,包括均匀和非均匀外挤压力作用工况,得到外挤压力随套管径向变形的变化曲线和套管发生失稳时的最大载荷,分析套管膨胀前后的抗挤性能的变化规律。