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尾管悬挂器力学分析

作　者: 董照远
导　师: 李敬元
学　校: 燕山大学
专　业: 油气田开发工程
关键词: 尾管悬挂器技术进展工作原理力学分析有限元法
分类号: TE256.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着石油天然气资源的不断开采利用,尾管固井工艺成了提高深井和特殊井固井质量最常用的一种方法。尾管固井具有较好的经济和社会价值,正日益广泛地被采用。尾管悬挂器是实施尾管固井技术的关键装置,尾管悬挂器以尾管悬挂器的力学分析作为其设计和研制的理论依据,以便使尾管悬挂器的性能更好的满足现场的各项要求。基于这种背景,本文首先回顾了国内外尾管悬挂器技术进展:先叙述了常规的尾管悬挂器的技术进展,又介绍了目前具有特殊功能的新型尾管悬挂器研究现状。其次,指出尾管悬挂器技术进展面临的挑战和应解决的关键问题,并对发展趋势做了简要论述。在充分掌握尾管悬挂器的分类、结构原理和现场对尾管悬挂器的性能要求的基础上,先用数学工具对卡瓦、悬挂部位套管及悬挂器本体进行力学分析和强度校核,并建立简化的数学模型,通过对现场实例的计算结果来验证数学模型的正确性。计算并验证卡瓦的尺寸是否合理,以达到理论指导实践的目的。同时为尾管悬挂器的研制、改进和创新提供了重要的理论指导。最后用有限元方法对尾管悬挂器进行数值计算分析,先用UG软件画图建立物理模型,然后用ANSYS软件进行分析。得到在外力作用下卡瓦、悬挂部位套管及悬挂器本体三者的一系列重要计算结果。通过对在不同参数下的有限元分析数值,可以得到合理的卡瓦尺寸,并为验证数学模型的正确性提供了重要的计算数值。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第1章绪论  11-17
  1.1 课题研究背景  11-12
    1.1.1 尾管固井的广泛应用  11-12
    1.1.2 尾管悬挂器的重要作用  12
  1.2 课题研究现状及存在问题  12-14
    1.2.1 课题研究现状  12-13
    1.2.2 存在的主要问题  13-14
  1.3 课题研究的目的及意义  14
  1.4 论文研究的主要内容及方法措施  14-16
    1.4.1 论文研究的主要内容  14-15
    1.4.2 论文研究的方法措施  15-16
  1.5 本章小结  16-17
第2章尾管悬挂器技术进展  17-37
  2.1 国外尾管悬挂器技术进展  17-23
    2.1.1 常规尾管悬挂器技术进展  17-18
    2.1.2 特殊尾管悬挂器技术进展  18-23
  2.2 国内尾管悬挂器技术进展  23-33
    2.2.1 常规尾管悬挂器技术进展  23-28
    2.2.2 特殊尾管悬挂器技术进展  28-33
  2.3 尾管悬挂器面临的挑战和问题  33-35
    2.3.1 面临的挑战  33-34
    2.3.2 尾管悬挂器技术应解决的问题  34-35
  2.4 尾管悬挂器的发展趋势  35-36
  2.5 本章小结  36-37
第3章尾管悬挂器结构原理和性能要求  37-45
  3.1 尾管悬挂器的基本分类  37
  3.2 尾管悬挂器的结构和工作原理  37-43
    3.2.1 机械式尾管悬挂器  37-39
    3.2.2 液压尾管悬挂器  39-41
    3.2.3 液压—机械双作用尾管悬挂器  41-42
    3.2.4 特殊尾管悬挂器  42-43
  3.3 尾管悬挂器的性能要求  43-44
    3.3.1 基本性能要求  43
    3.3.2 现有悬挂器存在的不足  43-44
  3.4 本章小结  44-45
第4章尾管悬挂器力学分析的数学模型  45-59
  4.1 悬挂部分套管受力分析  45-48
    4.1.1 套管柱受力分析  45-46
    4.1.2 套管的载荷和套管的应力  46-48
    4.1.3 套管的强度校核  48
  4.2 卡瓦的力学分析与合理设计  48-53
    4.2.1 卡瓦受力状态和应力分析  48-51
    4.2.2 卡瓦和锥体的力学自锁分析  51-53
    4.2.3 卡瓦受力状态和应力分析  53
    4.2.4 卡瓦和锥体的合理设计  53
  4.3 悬挂器本体受力分析  53-58
    4.3.1 悬挂器本体受力状态  53-54
    4.3.2 悬挂器额定悬挂负荷分析  54-57
    4.3.3 悬挂器本体抗拉强度计算  57
    4.3.4 反扣自锁性分析  57-58
  4.4 悬挂器坐挂失效的简要分析  58
  4.5 本章小结  58-59
第5章尾管悬挂器力学分析的有限元计算  59-69
  5.1 引言  59-60
    5.1.1 UG 软件简介  59
    5.1.2 有限元法及ANSYS 软件  59-60
  5.2 物理模型的建立  60-63
  5.3 尾管悬挂器有限元模型  63-64
    5.3.1 有限元模型的建立  63
    5.3.2 网格划分及约束条件  63-64
  5.4 计算结果分析  64-68
  5.5 本章小结  68-69
结论  69-70
参考文献  70-74
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  74-75
致谢  75-76
作者简介  76

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