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同井注采封隔器设计及管柱力学分析

作　者: 杨魁
导　师: 徐兴平；马来增
学　校: 中国石油大学
专　业: 机械工程
关键词: 注采管柱井下工具封隔器力学模型力学分析
分类号: TE931.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

注采管柱作为注采作业的核心部件,承受着内压、外压、轴向力、各种效应力等多种载荷的联合作用,从而引起注采管柱应力和轴向变形的改变以及封隔器受力的变化,进而影响甚至破坏封隔器的井下工作效果。因此对注采管柱进行力学分析研究,准确掌握注采管柱的应力与轴向变形情况,保障注采管柱高效安全工作、延长注采井管柱的使用寿命等具有重要意义。本论文通过对目前国内外封隔器管柱及注采工艺研究现状的了解,以及为了适应油田生产的需要而对井下工具进行的改进,确定了本文研究的主要工作:(1)收集国内外相关研究成果、技术资料,分析管柱力学研究的发展现状,提出本论文的研究方案。(2)了解同井注采管柱及配套工具结构,并分析此技术的工艺流程。(3)分析同井注采管柱力学行为影响因素,结合各工况受力进行分析建模。(4)借助注采管柱系统的综合力学模型,给出了管柱所承受的各种载荷及效应的简化计算公式,并计算出注采管柱在不同工况下的轴向变形。(5)对注采管柱系统中的封隔器进行设计,重点对胶筒、卡瓦、轨迹中心管进行计算校核。(6)利用ANSYS有限元分析软件,对整个注采管柱系统,在采下注上和采上注下两种工艺情况下的受力和变形情况进行了分析计算。本论文的研究为同井注采管柱强度的安全性和施工参数的合理选择提供依据,有利于提高注采成功率。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章引言  9-12
  1.1 课题研究的来源、目的和意义  9
  1.2 论文的主要任务及创新  9-10
  1.3 同井注采管柱力学研究现状  10-11
    1.3.1 国外井下管柱力学研究进展  10-11
    1.3.2 国内井下管柱力学研究进展  11
  1.4 本论文的研究方案  11-12
第2章同井注采工艺管柱及配套工具结构  12-21
  2.1 前言  12-15
    2.1.1 同井注采管柱的结构组成  12-14
    2.1.2 同井注采管柱的工作过程  14
    2.1.3 适用条件  14-15
    2.1.4 技术特点  15
  2.2 同井注采配套工具  15-21
    2.2.1 倒置电潜泵机组  15-18
    2.2.2 封隔器  18-21
第3章同井注采管柱综合力学模型  21-45
  3.1 注采管柱力学行为影响因素分析  21
  3.2 注采管柱力学研究的理论依据和模型完善  21-25
    3.2.1 注采管柱力学研究的理论依据  21-25
    3.2.2 力学模型的完善  25
  3.3 注采管柱系统不同工况下的力学模型建立  25-45
    3.3.1 注采管柱基本效应的力学模型建立  25-33
    3.3.2 注采管柱各工况力学模型  33-45
第4章注采管柱轴向变形分析  45-49
  4.1 管柱轴向变形的简化计算  45-46
  4.2 注采管柱各工况轴向变形  46-49
    4.2.1 管柱下入过程轴向变形  46
    4.2.2 管柱锚定坐封前轴向变形  46
    4.2.3 管柱锚定时轴向变形  46
    4.2.4 管柱坐封时轴向变形  46-47
    4.2.5 洗井时管柱轴向变形  47
    4.2.6 注采作业过程管柱轴向变形  47
    4.2.7 停注过程管柱轴向变形  47-48
    4.2.8 起出过程管柱轴向变形  48-49
第5章封隔器的力学分析设计  49-68
  5.1 封隔器类型的确定  49-50
    5.1.1 Y211-114 封隔器的结构  49-50
    5.1.2 Y211-114 封隔器的工作原理  50
    5.1.3 封隔器入井前准备工作  50
  5.2 封隔器参数的确定  50-67
    5.2.1 胶筒的设计计算  51-56
    5.2.2 “防突结构”的设计计算  56-57
    5.2.3 卡瓦的设计  57-60
    5.2.4 轨迹中心管的设计计算  60-64
    5.2.5 封隔器坐封高度的设计  64-66
    5.2.6 螺纹联接的设计  66-67
  5.3 结论  67-68
第6章注采管柱ANSYS 有限元分析  68-76
  6.1 ANSYS 有限元介绍  68
  6.2 有限元模型的建立和受力模拟分析  68-76
    6.2.1 主要参数  68-69
    6.2.2 基本假设  69
    6.2.3 分析步骤  69
    6.2.4 ANSYS 有限元分析结果  69-76
结论  76-77
参考文献  77-80
攻读硕士学位期间取得的学术成果  80-81
致谢  81

同井注采封隔器设计及管柱力学分析

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