套管整形.docx

人们进行力学分析的方法有很多种,但归结起来可分为两类,即解析法和数值法。由于实际结构物的形状和所受载荷往往比较复杂,除了少数简单的问题之外,按解析法求解是非常困难的,所以数值法已成为不可替代的广泛应用的方法,并得到不断发展。有限元法就是伴随着计算机技术的进步而发展起来的一种新兴数值分析方法。它的数学逻辑严谨,物理概念清晰,易于理解和掌握,应用范围广泛,能够灵活地处理和求解各种复杂问题,特别是它采用矩阵形式表达基本公式,便于运用计算机编程运算。这些优点赋予了有限元法强大的生命力。有限元法也是一种近似计算方法,它的基本思想是把管柱离散化成有限个“空间梁单元”,然后以梁单元为研究对象,根据变分法建立其单元的平衡方程,在经过所有单元坐标变换和“对号入座”拼装过程,可得到杆柱的平衡方程。求解该方程即得到杆柱节点处的位移和单元内力。运用有限元法若将材料非线性、接触非线性和结构动力学进行有机的结合,对管柱的动力学分析和有杆抽油系统井下设备的诊断是一种既有理论意义又有工程实用价值的。套管的变形过程以及整形工具对套管进行整形的过程就是一种典型的非线性行为,它包括材料非线性行为和接触非线性行为。材料非线性即为塑性变形引起的非线性问题。套损井的整形过程是材料非线性和接触非线性的耦合问题,根据理论分析的结果和套管实际变形的情况建立套管的力学模型及套管变形和套管整形过程的有限元模型,对套管的变形形态及套管整形过程进行详细的计算分析。根据油田套损井的实际情况,其变形的形态主要有:缩径变形、椭圆变形、径向凹陷变形、弯曲变形。现对其四种变形建立力学模型。1、缩径变形的力学模型现场调查中发现不少油水井套管在地层的某一位置发生了均匀的缩径变形。普遍认为这种现象主要是因为地层的泥岩化导致的。其地层条件是岩层中有软化结构面和结构面有一定的泥化程度。,套管周向压力均布,当其所受压力使套管材料超过塑性屈服极限时,使套管发生缩径变形。2,椭圆变形的力学模型由于地层注水或地壳变动等因素的影响,地层在套管周围产生不等的压力,载荷作用在套管外壁,并指向套管中心。当P1≠P2时,为非均匀载荷椭圆模式;当P1=P2时,为均匀载荷模式,,使套管产生椭圆变形,地层作用在套管的压力分布为3、径向凹陷变形的力学模型径向凹陷变形是套损井中的基本变形形态。在泥岩吸水后膨胀形成外挤力或强大的轴向拉力的作用下都会使套管产生径向凹陷变形,。4、弯曲变形的力学模型由于套管周围地层局部压力突然减少,而另一边突然增大,使套管在地层中产生弯曲,出现轴线偏移,(改为液压整形)撞击是人类最早利用的自然现象之一,冲击整形就是根据撞击原理设计的冲击机械。它是针对套管变形井、轻微错断井建立起来的一种套管修复技术。也是目前机械整形中常见的一种方法。现在应用的冲击整形的组合工具主要由钻杆、配重器和梨形胀管器组成。梨形胀管器的上部是一个圆柱体,下部是一个圆锥体,圆锥体的表面为胀管器的工作面,一般认为其锥体的锥角一般大于600,若锥角过小,胀管器锥体和套管接触部位容易产生挤压自锁而发生卡钻事故;锥角过大,则每一次的整形效果不明显()。冲击整形时的工作过程为:梨形胀管器通过钻杆的连接,下放到离套损点