近年來,塔河油田為滿足部分側(cè)鉆井的地質(zhì)避水要求,側(cè)鉆點必須上移至產(chǎn)層之上易水化、坍塌的泥巖地層,為防止泥巖地層的井壁失穩(wěn)、坍塌等井下復(fù)雜情況,需要對泥巖井段進行封隔。若采用常規(guī)下套管封隔易坍塌泥巖地層,會導(dǎo)致水平井完井井眼尺寸太小,不能滿足生產(chǎn)的需要。目前使用實體膨脹套管技術(shù)封隔不穩(wěn)定泥巖地層,但實體膨脹套管抗擠強度低、費用高。采用直連型套管代替實體膨脹套管封隔不穩(wěn)定泥巖地層是一種可行的技術(shù)方案。為保證直連型套管的合理使用,需要對直連型套管的接頭強度進行詳細研究。本文以上扣扭矩曲線和彈性力學(xué)厚壁圓筒理論為基礎(chǔ),建立了直連型套管上扣扭矩計算模型,分析了過盈量對上扣扭矩的影響;基于上扣扭矩計算模型,考慮了螺紋升角的影響,推導(dǎo)了螺紋旋合段螺紋牙軸向載荷分布方程,分析了臺肩過盈量和螺紋過盈量對螺紋牙承載面接觸壓力的影響;基于套管接頭失效形式,推導(dǎo)了套管接頭失效計算模型,計算了接頭的抗拉強度;基于厚壁圓筒理論,考慮了螺紋過盈量的影響,建立了直連型套管抗擠強度模型,分別計算了管體和接頭的抗擠強度;以彈塑性理論為基礎(chǔ),考慮了直連型套管幾何非線性和材料非線性的影響,建立了直連型套管有限元受力和變形分析... 

【文章來源】：西南石油大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容及研究思路
        1.3.1 主要研究內(nèi)容
        1.3.2 研究思路
第2章 直連型套管上扣扭矩理論研究
    2.1 上扣扭矩曲線
    2.2 上扣扭矩理論模型建立
        2.2.1 厚壁圓筒理論
        2.2.2 接觸面接觸壓力
        2.2.3 接觸面過盈量計算
        2.2.4 螺紋旋緊段扭矩
        2.2.5 密封面接觸段扭矩
        2.2.6 臺肩對頂段扭矩
    2.3 上扣扭矩影響因素分析
    2.4 上扣扭矩解析解與試驗值對比
        2.4.1 上扣試驗
        2.4.2 上扣扭矩解析解與試驗值的對比
    2.5 本章小結(jié)
第3章 直連型套管強度研究
    3.1 上扣擰緊工況下受力分析
        3.1.1 軸向預(yù)緊力的計算
        3.1.2 軸向載荷分布強度
        3.1.3 螺紋牙承載面法向力
        3.1.4 螺紋牙的變形分析
        3.1.5 變形協(xié)調(diào)方程的建立
        3.1.6 變形協(xié)調(diào)方程的求解
        3.1.7 螺紋過盈對承載面接觸壓力的計算
        3.1.8 上扣擰緊工況算例分析
    3.2 軸向受拉工況下受力分析
        3.2.1 螺紋段受力分析
        3.2.2 螺紋段變形協(xié)調(diào)方程的建立
        3.2.3 軸向受拉工況算例分析
    3.3 直連型套管抗拉強度研究
        3.3.1 API螺紋連接強度公式
        3.3.2 直連型套管螺紋失效分析
        3.3.3 計算實例
    3.4 直連型套管抗擠強度計算
        3.4.1 管體抗擠強度計算
        3.4.2 接頭抗擠強度計算
    3.5 本章小結(jié)
第4章 直連型套管有限元模型建立
    4.1 軸對稱問題的基本變量及方程
    4.2 有限元分析中的非線性問題
        4.2.1 幾何非線性
        4.2.2 材料非線性
        4.2.3 接觸非線性
        4.2.4 對非線性方程組進行求解
    4.3 Abaqus軟件分析模塊
        4.3.1 接觸分析模塊
        4.3.2 有限元失效判據(jù)
    4.4 有限元模型的建立
        4.4.1 模型的材料特性
        4.4.2 有限元模型的基本假設(shè)
        4.4.3 有限元模型的建立
    4.5 本章小結(jié)
第5章 直連型套管強度有限元模擬及分析
    5.1 直連型套管強度有限元模擬
        5.1.1 上扣擰緊工況螺紋牙承載面接觸應(yīng)力模擬
        5.1.2 軸向受拉工況模擬結(jié)果
        5.1.3 接頭抗擠強度模擬
    5.2 CST-ZTΦ139.7mm×7.72mm直連型套管強度試驗
        5.2.1 抗拉伸強度試驗
        5.2.2 抗擠強度試驗
    5.3 解析解、有限元解與試驗值對比
    5.4 螺紋結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        5.4.1 變螺距設(shè)計
        5.4.2 優(yōu)化承載面圓角
        5.4.3 螺紋形狀改進
    5.5 本章小結(jié)
第6章 直連型套管力學(xué)計算軟件
    6.1 軟件結(jié)構(gòu)框圖
    6.2 軟件執(zhí)行流程
    6.3 軟件典型界面
    6.4 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論和建議
    7.1 結(jié)論
    7.2 建議
致謝
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果



本文編號：3469023