割缝防砂筛管抗挤强度有限元计算模型

针对割缝防砂筛管周围或缝内部堵塞，造成井眼压力增加，可能会导致筛管被挤毁的问题，采用有限元方法，通过大型有限元程序，建立了其抗挤强度的有限元计算模型。根据弹塑性理论，对割缝防砂筛管进行分析，得出其抗挤强度。结果与国外的实验数据进行对比，数值模拟结果比实验值略大，但两者相差较小，证明了该模型的正确性。为其他尺寸割缝筛管的抗挤强度设计提供了一种数值计算方法。     

非均匀载荷作用下割缝衬管抗挤强度数值模拟

针对割缝管在非均匀载荷作用下引起套管损坏的问题，在研究非均匀载荷对套管抗挤强度影响的基础上，以有限单元法为基础，建立了割缝衬管的力学模型，分析了割缝衬管在不同载荷模式下的抗挤强度以及不同壁厚割缝衬管的抗挤强度随不均匀系数的变化关系。结果表明，相同不均匀系数条件下，随着壁厚的增加，割缝衬管的等效抗挤强度增大；随着不均匀系数增加，衬管的抗挤强度增加；载荷的作用形式和非均匀程度是影响抗挤强度的主要因素。该研究成果在哈萨克斯坦肯基亚克盐下油田采用刚级N 80割缝衬管完井的7口试验井中应用，没有发生堵塞现象，取得了显著的经济效益。     

中短半径水平井弯曲井段套管受力分析

套管柱在高井眼曲率的水平井弯曲井段将产生较大弯曲应力和较大的径向变形，有可能导致强度破坏和变形失稳。为了研究套管在弯曲载荷作用下的应力分布及变形情况，采用三维实体单元，运用有限元方法建立了中短半径水平井弯曲井段套管的计算模型，分析了三种不同外径尺寸的套管在一定围压和不同弯曲载荷作用下的最大径向变形量和最大等效应力值，并分析其随井眼曲率的变化规律。计算表明，井眼曲率增大，弯曲井段套管的径向变形和应力也随之增大；同一井眼曲率下，外径较大的套管，径向变形和应力也较大。通过研究，对高井眼曲率下中短半径水平井弯曲井段套管柱强度设计提供了理论依据。