【摘 要】
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目前,国内外大部分陆上油田已经进入开发的中后期,经常面临着油井出砂的情况。传统的机械防砂技术普遍存在管柱内径较小,不易于后期作业,筛管寿命短等缺点。为此,国外提出了新型膨胀筛管完井技术并研制了配套工具,其中膨胀锥是影响工具性能的关键。国外部分产品已经得到商业化应用,国内相关产品还处于理论研究阶段。针对这一现状,本文研制了一种适用于多尺寸不规则井眼的变径膨胀工具—径向可调式柔性膨胀锥。基于相关力学理
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目前,国内外大部分陆上油田已经进入开发的中后期,经常面临着油井出砂的情况。传统的机械防砂技术普遍存在管柱内径较小,不易于后期作业,筛管寿命短等缺点。为此,国外提出了新型膨胀筛管完井技术并研制了配套工具,其中膨胀锥是影响工具性能的关键。国外部分产品已经得到商业化应用,国内相关产品还处于理论研究阶段。针对这一现状,本文研制了一种适用于多尺寸不规则井眼的变径膨胀工具—径向可调式柔性膨胀锥。基于相关力学理论计算,通过Solid Works软件对工具进行结构设计,并利用ANSYS软件对工具进行静应力、流体推力及内部流场分析。建立了膨胀阻力与膨胀锥角、膨胀率、膨胀滚轮屈服强度的关系方程,并对部分参数进行优选。数值模拟结果表明,在一定范围内膨胀锥角越小、膨胀率越小、滚轮材料越软,膨胀阻力越小。根据模拟结果进行了膨胀锥优化设计,加工了工具样机,并搭建了试验平台,开展了地面测试试验。试验结果验证表明,在一定范围内,初始推力越小,膨胀速度越慢,其膨胀阻力越小,整体膨胀效果越好。试验结果验证了工具膨胀效果,得到了泵压与膨胀外径的关系方程,可为工具进一步优化设计提供指导。
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