弯曲井段下波纹管膨胀性能分析

在弯曲井段中,波纹管的通过能力以及变形程度等有别于其他井段,为了在实际应用中为膨胀波纹管在弯曲井段中堵漏、封隔和封固复杂地层等提供理论支持,采用弹塑性力学和有限元分析方法,应用ABAQUS建模,分析了弯曲井段中波纹管的下井过程、膨胀后波谷、长轴、波峰以及不圆度等随压力的变化,并与直井段进行对比,得到弯曲井段与垂直井段变化规律相同。分析了井斜率对波纹管膨胀性能的影响,分析结论表明:不圆度随内压的增大而减小,井斜率越小,则不圆度越小。研究结果可为波纹管在情况更加复杂的弯曲井段中的应用提供指导。     

基于MATLAB可膨胀波纹管膨胀性能优化设计

为避免“8”字型可膨胀波纹管在膨胀过程中由于截面曲率不当造成管体胀裂的现象,采用MATLAB优化工具箱对波纹管截面参数进行优化设计,并对优化后波纹管的膨胀性能进行试验验证。优化结果与试验数据基本一致。针对膨胀压力不超过16 MPa的小口径“8”字型波纹管,截面最小径为30 mm,波峰处圆弧半径不小于15 mm,最大外径110～113 mm。通过对比分析优化前后的试验结果,优化后的波纹管避免了膨胀过程中管体胀裂的缺陷,降低了膨胀压力,提高了膨胀效率。可为可膨胀波纹管现场封堵作业提供理论依据。     

不断发展的一次性膨胀单一直径井眼技术

实体膨胀管技术有助于提高油田开发适应性和降低成本，例如，通过增加水平位移，增加井眼与储层的接触面积，达到少井多产、单井高产的目的。单一直径可膨胀管技术通过隔离可能坍塌层和／或低压层以减少钻井风险和其导致的事故时间，并可减少可能限制井眼水平延伸的摩阻力，从而提高钻井速度，大幅度减少钻井完井成本。     

可膨胀波纹管有限元分析与现场应用

为了给波纹管现场应用提供合理的理论依据,采用弹塑性有限元方法,建立了可膨胀波纹管的有限元计算模型。通过对所建模型的求解,对可膨胀波纹管的残余应力、波峰和波谷的膨胀量随压力的变化关系以及抗外挤强度随膨胀压力的变化关系进行了深入细致的研究,模拟结果和试验结果相符合。波纹管技术已在现场成功应用,解决了常规堵漏方法无法解决的恶性井漏问题。     

弯曲井段下壁厚对波纹管膨胀性能的影响

随着钻井技术的发展,膨胀波纹管在堵漏、封隔、封固复杂地层的应用更广泛。在现场应用中可能会遭遇不同的井形,其中弯曲井段是最为复杂。目前,壁厚对膨胀波纹管性能影响的研究尚不深入。通过ABAQUS仿真建模分析,比较弯曲井段不同壁厚下波纹管长轴处内径和不圆度随内压的变化规律,得到壁厚对波纹管膨胀的影响规律。对两种壁厚下波纹管的焊缝进行膨胀模拟,评价焊缝的安全状况。为波纹管在复杂地层的应用提供理论支持。     

膨胀波纹管焊接工艺及焊缝膨胀性能分析

膨胀波纹管通过焊接连接在一起,焊缝的膨胀性能直接决定膨胀波纹管整体的膨胀性能。为了解焊缝的膨胀性能,在介绍手工焊和自动焊2类膨胀波纹管焊接工艺的基础上,利用弹塑性力学及有限元法模拟了?149.2 mm 8字形膨胀波纹管焊缝的膨胀过程、分析了焊缝的膨胀性能,并通过膨胀波纹管的试验井试验和现场试验进行了验证。由模拟分析及试验可知:膨胀波纹管膨胀过程中焊缝应力和应变最大点在波谷处的管壁外侧;焊缝和膨胀波纹管本体的应力和应变随内压变化的规律相同,焊缝的应力和应变始终大于膨胀波纹管本体,加压至30 MPa时?149.2 mm 8字形膨胀波纹管及焊缝依然在安全范围内;?149.2 mm 8字形膨胀波纹管采用液压膨胀方式加压至18 MPa即满足机械膨胀要求。研究结果表明,采用现有焊接工艺获得的焊缝满足现场膨胀需求,通过模拟获得的膨胀过程中膨胀波纹管焊缝应力和应变的变化规律与试验结果基本吻合,这对现场应用膨胀波纹管具有一定的指导作用。      

油气井堵漏波纹管加压膨胀过程中位移-应力变化规律

基于油气井钻井中的波纹管堵漏技术,采用ANSYS软件有限元分析方法和现场试验,对堵漏波纹管膨胀过程中位移-应力变化规律进行了研究。采用双重非线性分析方法计算波纹管的膨胀变形,得到了波纹管施工加压膨胀过程中的等效应力分布云图以及波纹管膨胀过程中的位移、应力变化规律。现场波纹管加压试验结果表明,波纹管加压膨胀变形过程的模拟计算结果与试验结果有着同构的一致性。波纹管加压膨胀变形过程中,其应力、应变对应于管体几何形状呈对称分布。管体各处的等效应力和应变不同,其大小主要取决于该处的曲率半径,在波峰和波谷区域产生最大等效应力和最大应变。在此基础上回归出了波纹管管径几何尺寸变化与胀圆所需压力值之间的数学关系式。     

波纹管成型及膨胀过程力学性能分析

为了确保膨胀波纹管能满足其在膨胀后具有尽可能大的抗外挤强度和抗内压强度等性能要求,重点对YS1、YS2和YS3这3种材料的波纹管成型及膨胀过程力学性能变化进行了分析,模拟分析了波纹管膨胀压力,并在地面对波纹管进行了膨胀试验。试验及模拟结果表明,对241.3 mm井眼用的2种管材的波纹管,液压膨胀模拟到16 MPa,具有较好的膨胀圆度;对3种常见管材、241.3 mm井眼用的波纹管,抗内压强度为23.55～30.10 MPa,满足抗内压要求。光管的抗外挤强度为5.20～8.57 MPa,在井下岩层中的抗外挤强度为15.45～20.49 MPa,满足抗外挤要求。     

可膨胀波纹管堵漏技术应用

波纹管技术主要用于封隔复杂井段,处理井漏、井涌、水侵或坍塌等事故,可保证复杂地区深井钻井的顺利进行。利用有限元方法分析了可膨胀波纹管不同壁厚力学特征,并进行了现场实例计算。结果表明：波纹管壁厚增加,所需胀形压力也增加,波纹管最大应变也增加;波纹管应力随压力增长,由于波纹管三段相互影响,应力出现波动;波纹管应变经历了增加、稳定继续增加、稳定的阶段;压力达到一定程度后,波纹管的应变稳定下来,这个阶段尽管压力增加,变形也不增加,若继续增加压力,则波纹管可能破裂失效。     

膨胀波纹管胀管器结构设计与试验

膨胀工具的结构直接影响波纹管的机械膨胀过程。设计了φ241.3 mm滚轮胀管器和球形胀管器。滚轮胀管器主要由壳体、底堵打捞短节和3组滚轮系统构成,其胀管单元的结构与运动状态设计必须保证在有效胀开波纹管管体的前提下,以胀管所需的钻压或扭矩最小为目标;球形胀管器的作用是将水力膨胀后的波纹管主体修正到要求的形状和尺寸,主要由球形胀管器接头、巴掌、球形滚轮和锁紧轴组成。对设计的2种胀管器进行了强度校核和现场试验验证,结果表明,2种胀管器工作正常,结构强度和轴承系统的性能满足使用要求。     

膨胀波纹管抗外挤强度的影响因素分析

为了找出影响膨胀波纹管抗外挤强度的影响因素,通过ABAQUS有限元软件对波纹管的抗外挤强度进行模拟,研究了波纹管的不圆度、波纹管的壁厚、井筒直径等对波纹管抗外挤强度的影响。结果表明,不圆度和壁厚对膨胀后波纹管抗外挤强度的影响较大,随着波纹管不圆度的减小,波纹管的抗外挤强度迅速的增大,壁厚越大波纹管的抗外挤强度也越大;另外,增大波纹管应用的井筒直径可以有效的提高波纹管的膨胀性能,降低波纹管膨胀后的不圆度,但是大尺寸的井筒直径降低了波纹管膨胀后的抗外挤强度。     

急冷器波纹管设计与非线性有限元分析

针对某急冷器集流管中波纹管设计强度的理论计算结果,应用Ansys软件,通过非线性有限元分析对其进行了验证,并将二者的结果进行比较,获得了该波纹管受力的特点,确认了该波纹管设计强度理论计算结果的安全可靠性。     

GB/T16749-2018《压力容器波形膨胀节》主要修订内容对比及分析

从标准适用范围、几何形状及尺寸的限制要求、应力计算、应力评定、疲劳评定、制造技术要求、检验与验收要求等方面介绍了GB/T 16749-2018《压力容器波形膨胀节》的主要修订内容,并与1997版本的该标准进行了对比。总结并列举了在2018版标准使用过程中出现的一些有争议的疑问,如多循环工况下疲劳累计损伤问题的考虑方法、HZ型膨胀节不适应疲劳工况、膨胀节标记方法中公称压力填写、膨胀节直边长度控制、许用疲劳次数范围过小及疲劳计算公式中σt修正系数或疲劳曲线下限修正系数取值等问题,借鉴EJMA—2015、ASME BPVC.Ⅷ-1—2017、ASME BPVC.Ⅷ-2-2017和EN 13445-3-2014等标准对各问题进行了分析,并探讨了解决方案,可为今后2018版标准内容的进一步完善和适用范围的扩大提供参考。     

油气井等孔径射孔弹性能影响因素探讨

等孔径射孔弹是近年来新开发的一种穿孔孔径受间隙影响较小的聚能射孔弹。通过试验数据分析表明装药结构、药型罩配方、压罩工艺等因素是影响等孔径射孔弹性能的主要因素。通过对装药结构、药型罩配方、压罩工艺的改进,研制了等孔径射孔弹性能。经API RP 19B混凝土靶试验,在射孔枪完全偏置套管一侧的情况下,套管最大和最小穿孔孔径相比平均值最大偏差为10%。     

含膨胀节固定管板换热器管板的简化计算探讨

为简化带波形膨胀节固定管板换热器管板的有限元分析计算,以某余热回收换热器为例,利用ANSYS软件分别建立该换热器管板的全模型和简化模型,并将两种模型的管板应力及位移分布进行对比。结果表明:简化模型管板的Tresca当量应力分布及径向位移分布与全模型的一致,但简化模型管板的计算最大应力强度值比全模型约大2.6%。计算结果证明此简化方法可行。     

矩形膨胀节的位移特性

推导出了矩形膨胀节在轴向、横向、角向位移下产生的力、力矩、当量轴向位移以及刚度等公式，还对ＥＪＭＡ标准矩形膨胀节的刚度公式及力矩公式作了补充和修正。指出矩形波纹角部的最大应力为位移应力，因此该部位易于破坏。     

基于有限元的膨胀管膨胀过程力学分析

为了研究膨胀管在膨胀过程中的力值分布、膨胀管外形尺寸的变化,以及管内的残余应力分布,对膨胀管和膨胀锥进行三维建模.通过ANSYS软件对膨胀过程进行有限元分析,得到膨胀管的应力分布、膨胀力值、残余应力、轴向收缩量以及壁厚变化情况.为现场施工提供理论指导.     

波纹管的力学性能参数计算与分析

从基本理论出发,研究了U型波纹管在内压作用下的应力;总结了波纹管的扭转刚度并给出了剪应力分布公式及曲线;研究了波纹管的两种失稳情况,最后从结构有限元的角度出发,总结出了几种基本力学关系,为今后进一步研究波纹管的力学性能提供了很好的理论平台。     

S型双层焊接金属波纹管启动瞬间失效分析

焊接金属波纹管在启动扭矩和介质压力作用下容易发生启动时的瞬间失效.介绍了焊接金属波纹管受力分析及变形理论计算方法,对S型双层焊接金属波纹管进行Solidworks软件三维建模和模型在最恶劣实际启动工况下的有限元仿真计算,得到了S型双层焊接金属波纹管发生屈服失效和极限破坏失效时的临界介质压力,确定了最容易发生失效的位置....