膨胀套管联接技术及加工工艺研究

论文摘要

实体膨胀管技术能够大幅度降低钻采成本和缩短施工时间,从根本上改变了未来深井和复杂地质条件的钻井采油工艺。具有极大的经济效益和社会效益。本文在国内外大量学者研究的基础上,通过对实体膨胀管联接技术和加工工艺进行系统的研究和大量的实验,阐明了膨胀管联接技术的核心问题。研究内容包括:膨胀套管技术工艺原理、膨胀管的特殊螺纹结构设计、膨胀管的锚定结构设计、套管膨胀前后力学性能计算及其软件开发、膨胀套管螺纹接头加工工艺研究等。本文主要针对膨胀套管联接技术的核心问题,研究多种规格膨胀管特殊螺纹接头在不同膨胀变形条件下膨胀前后的受力状态,变形机制,应用有限元模拟分析和实物试验方法,对膨胀管在不同膨胀变形中的应力、性能变化进行实验分析,得出膨胀变形条件对膨胀管联接性能的影响,建立实体膨胀管塑性变形性能预测模型和力学计算软件,编制膨胀管螺纹接头加工工艺,指导实体膨胀管联接技术的开发制备、实物评价和施工作业。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 膨胀管技术动态
• 1.2 实体膨胀管的关键技术
• 第二章 膨胀管特殊螺纹接头结构设计
• 2.1 膨胀套管螺纹联接的基本要求
• 2.2 膨胀套管螺纹联接设计
• 2.2.1 螺纹设计
• 2.2.2 密封设计
• 2.2.3 扭矩台肩设计
• 2.3 膨胀套管金属自密封联接结构设计
• 2.3.1 膨胀套管φ4 1/4"×7.35螺纹设计
• 2.3.2 膨胀套管φ7 5/8"×9.525螺纹设计
• 2.3.3 结论
• 2.4 膨胀套管φ4 1/4"×7.35螺纹联接有限元力学分析
• 2.4.1 膨胀力学模型及膨胀过程
• 2.4.2 有限元力学模型建立
• 2.4.3 有限元模拟结果分析
• 2.4.4 套管壁厚变化结果
• 2.4.5 膨胀管内壁、外壁残余应力结果
• 2.4.6 螺纹接头密封性结果
• 2.4.7 有限元计算结果小结与讨论
• 第三章 膨胀管的锚定结构设计
• 3.1 带橡胶筒的膨胀套管锚定结构设计
• 3.2 带有橡胶筒的膨胀套管有限元分析
• 3.2.1 力学模型
• 3.2.2 膨胀管与橡胶材料力学特性
• 3.3 膨胀过程中橡胶的变形及其应力分布
• 3.4 橡胶筒两侧的接触压力分析
• 3.5 摩擦系数引起的膨胀参数变化分析
• 3.5.1 理想情况
• 3.5.2 非理想情况
• 3.6 橡胶长度分析
• 3.7 橡胶尺寸设计
• 第四章 套管膨胀前后力学性能计算及其软件开发
• 4.1 外挤毁压力计算方法
• 4.1.1 屈服强度挤毁
• 4.1.2 塑性挤毁
• 4.1.3 弹塑性挤毁
• 4.1.4 弹性挤毁
• 4.1.5 膨胀套管挤毁压力计算
• 4.2 套管的抗拉强度计算方法
• 4.3 套管的抗内压计算方法
• 4.4 套管膨胀前后力学性评价软件开发
• 4.5 膨胀套管力学参数评价结果实例
• 第五章 膨胀套管螺纹接头加工工艺研究
• 5.1 加工机床选型要求
• 5.1.1 机床技术参数及技术要求
• 5.1.2 机床性能及特点
• 5.1.3 辅机技术要求
• 5.1.4 机床选型
• 5.2 螺纹接头加工刀具
• 5.3 外螺纹加工工艺
• 5.3.1 加工分析
• 5.3.2 确定装夹方案
• 5.3.3 确定加工方案
• 5.3.4 选择切削量
• 5.4 膨胀管内螺纹加工
• 5.4.1 加工分析
• 5.4.2 确定装夹方案
• 5.4.3 确定加工方案
• 5.4.4 选择切削量
• 5.5 加工流程
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间所发表的论文
• 详细摘要