本文關(guān)鍵詞：水平井非金屬材料可鉆橋塞設(shè)計(jì)與研究

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【摘要】：金屬材料橋塞在解封過程中鉆銑難度大、鉆銑時(shí)間長,容易造成套管偏磨及金屬屑卡鉆等問題。非金屬材料可鉆橋塞,鉆銑容易并且效率高。非金屬材料橋塞是對(duì)橋塞采用復(fù)合材料制造而成的新型橋塞。復(fù)合材料由增強(qiáng)纖維和基底材料粘結(jié)而成,是一種性能優(yōu)良的非金屬材料。本文通過有限元的分析方法,對(duì)橋塞復(fù)合材料部件的纖維鋪設(shè)方式進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),主要研究內(nèi)容如下:(1)調(diào)研國內(nèi)外關(guān)于復(fù)合材料橋塞的使用現(xiàn)狀及研究最新進(jìn)展,分析可鉆橋塞在分段壓裂技術(shù)中的應(yīng)用過程,針對(duì)金屬材料橋塞使用中存在的問題,設(shè)計(jì)非金屬復(fù)合材料橋塞;(2)通過對(duì)橋塞結(jié)構(gòu)組成和工作原理的分析,結(jié)合橋塞的主要設(shè)計(jì)參數(shù),設(shè)計(jì)可鉆橋塞和投送器的結(jié)構(gòu);(3)對(duì)橋塞的支撐部件中心管,選取玻璃纖維纖維增強(qiáng)型復(fù)合材料,利用有限元的分析方法,模擬中心管在不同的工況下,分析增強(qiáng)型纖維采用不同的鋪層方式對(duì)中心管力學(xué)性能的影響。結(jié)合復(fù)合材料的IRF系數(shù),得到多組模擬數(shù)據(jù),進(jìn)行鋪層方式的優(yōu)化,確定中心管最佳的鋪層方式及鋪層數(shù)。分析最佳的鋪層方式中最優(yōu)的鋪層角度比例;(4)對(duì)橋塞卡瓦及膠筒進(jìn)行力學(xué)性能分析,分析復(fù)合材料卡瓦一定工況下的力學(xué)性能,及在不同的纖維鋪設(shè)角鋪層內(nèi)S1應(yīng)力分布特點(diǎn)。分析不同長度及摩擦系數(shù)的膠筒和接觸應(yīng)力之間的相互關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】：橋塞 復(fù)合材料 鋪層方式 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE934.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 緒論7-14
• 1.1 課題研究背景7
• 1.2 研究目的及意義7-8
• 1.3 本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-13
• 1.3.1 非金屬基復(fù)合材料9-12
• 1.3.2 可鉆橋塞分段壓裂工藝概況12-13
• 1.4 本文研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)13-14
• 第二章 可鉆橋塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)14-20
• 2.1 橋塞的分類14-15
• 2.1.1 可鉆式橋塞與可取式橋塞14
• 2.1.2 橋塞坐封方式的對(duì)比14-15
• 2.2 橋塞及投送器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作原理15-17
• 2.2.1 橋塞及投送器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)15-16
• 2.2.2 復(fù)合材料橋塞工作原理16-17
• 2.2.3 橋塞的主要設(shè)計(jì)參數(shù)17
• 2.3 橋塞關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)17-19
• 2.3.1 中心管的設(shè)計(jì)17-18
• 2.3.2 卡瓦的設(shè)計(jì)18-19
• 2.3.3 橋塞膠筒的設(shè)計(jì)19
• 2.4 本章小結(jié)19-20
• 第三章 復(fù)合材料力學(xué)及復(fù)合材料鋪層方案設(shè)計(jì)20-32
• 3.1 復(fù)合材料力學(xué)基本理論20
• 3.2 一般層合板的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系20-26
• 3.2.1 層合板的應(yīng)變21-22
• 3.2.2 層合板的內(nèi)力22-23
• 3.2.3 層合板的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系式23-25
• 3.2.4 復(fù)合材料失效準(zhǔn)則25-26
• 3.3 復(fù)合材料鋪層設(shè)計(jì)26-29
• 3.3.1 復(fù)合材料的構(gòu)造形式26-27
• 3.3.2 鋪層設(shè)計(jì)原則27-29
• 3.3.3 鋪層方案的設(shè)計(jì)29
• 3.4 復(fù)合材料分析軟件Workbench ACP29-31
• 3.5 本章小結(jié)31-32
• 第四章 纖維鋪層對(duì)中心管力學(xué)性能的影響32-46
• 4.1 纖維鋪層方式對(duì)中心管性能的影響32-44
• 4.1.1 復(fù)合材料分析前處理32-35
• 4.1.2 工況一下鋪層方式對(duì)中心管性能影響35-39
• 4.1.3 工況二下鋪層方式對(duì)中心管性能影響39-40
• 4.1.4 工況三下復(fù)合材料中心管凸臺(tái)力學(xué)性能40-42
• 4.1.5 最優(yōu)化鋪層方式的選取42
• 4.1.6 復(fù)合材料與金屬材料中心管力學(xué)性能對(duì)比42-43
• 4.1.7 鋪層角度比例對(duì)中心管性能影響43-44
• 4.2 鋪層厚度對(duì)中心管性能的影響44-45
• 4.3 本章小結(jié)45-46
• 第五章 復(fù)合材料橋塞關(guān)鍵部件分析46-55
• 5.1 復(fù)合材料卡瓦的力學(xué)分析46-48
• 5.2 橋塞膠筒密封性能的分析48-54
• 5.2.1 基本理論49-50
• 5.2.2 膠筒有限元模型分析50-54
• 5.3 本章小結(jié)54-55
• 第六章 總結(jié)與展望55-57
• 6.1 主要結(jié)論55
• 6.2 展望55-57
• 致謝57-58
• 參考文獻(xiàn)58-60
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文60-61

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