摘要：运用Abaqus有限元软件对一种新型非金属桥塞镶齿卡瓦的锚定过程进行弹塑性接触有限元分析,获得了锚定时卡瓦牙及套管的弹塑性Mises应力分布、接触应力分布和接触力分布规律。分析结果表明,套管内壁所受卡瓦牙接触应力和接触力从卡瓦中部沿周向逐渐减小;同时,与卡瓦槽接触的各卡瓦牙底端最大Mises应力均接近于同套管接触的顶端应力值,卡瓦牙应力集中明显。将卡瓦牙和卡瓦结构优化设计后,避免了局部应力集中。卡瓦与套管之间接触应力和接触力的略微增大,也让卡瓦与套管的锚定更稳固。

摘要：为改善球面整形器质量,提高固齿强度,建立了球面整形器本体齿孔与硬质合金球面齿过盈配合的有限元力学模型。针对几种不同过盈量配合状态,采用有限元软件ANSYS进行了过盈配合的仿真计算。结果表明,球面整形器本体与硬质合金球面齿在过盈量分别为0.02、0.04、0.06、0.08、0.10 mm时,齿孔上最大Von M ises应力值成正比增加,并由此确定了合理的设计过盈量,为球面整形器的设计提供了理论依据。

摘要：针对套管大修时没有锥孔的铣锥其铣削效率低的问题,根据流体力学理论,对探针式铣锥结构进行了流体力学分析,推导出了流体对铣锥锥孔所产生周向力和扭矩的计算公式,计算了流体对6孔和8孔铣锥所产生的周向力和扭矩。对比计算结果得知,在相同条件下流体对8孔铣锥所产生的扭矩大于6孔铣锥。分析流体对铣锥锥孔所产生的周向力和扭矩的计算公式可知,存在一个流体对铣锥产生最大扭矩的锥孔流体入口角度,计算得这个最佳锥孔流体入口角度为45°。为有效增加流体对铣锥所产生的扭矩,提高铣削效率,可将6孔铣锥改为8孔铣锥,且将锥孔流体入口角度设计为45°。这为优化铣锥结构,设计新型、高效的套管修复工具提供了依据。

摘要：通过对新庄油田4口井不同并深岩心以及固井水泥石的三轴抗压强度实验研究，获得了该油田区块地层岩石和水泥石的密度、弹性模量、泊松比、抗压强度、内聚力以及内摩擦角等，为该区块地应力场的反演研究提供了必不可少的岩石力学参数数据，根据大量实验结果的岩心差应力-应变曲线，把三轴抗压实验曲线划分为了3个典型的区域阶段，根据这3个阶段可以直观地得到岩心的弹性模量和抗压强度数值：提出了水泥环与地层岩石第二界面胶结强度评价标准，地层岩石抗压强度小于等于20MPa时，对水泥环第二界面的胶结强度属于“不稳定区”；地层岩石的抗压强度为20～30MPa时，水泥环第二界面的胶结强度为“次稳定区”；地层岩石的抗压强度在小于等于30MPa时，水泥环第二界面的胶结强度为“稳定区”。并对所研究的4口井不同井深地层岩石与水泥环第二界面胶结强度进行了评价，其评价结果为该区块套管柱强度设计提供了可靠的依据.

摘要：根据弹塑性有限元理论,建立了膨胀套管膨胀所需膨胀液压力与摩擦因数、膨胀率、膨胀锥锥角的非线性接触的有限元力学模型。通过所建模型的求解,对膨胀液压力的影响因素进行了深入研究,并定量分析了摩擦因数、膨胀率、膨胀锥锥角对膨胀力的影响规律。研究表明:在其他条件相同的情况下,膨胀液压力随摩擦因数或膨胀膨胀幅度增加而线性增大,随膨胀锥角的增大,膨胀液压力呈现先减小后增大的规律。此研究为膨胀工艺的设计提供了理论参考。

摘要：在多孔介质的渗流过程中,存在着极强的流固耦合作用。针对广泛使用的分支井型,在利用COMSOL Multiphysics软件时充分考虑流固耦合作用,分析耦合渗流场和应力场的分布特点,同时通过运用三维库伦准则计算失效系数fail值来判断井壁岩石的危险截面,并进一步计算出不同造斜率情况下失效系数fail的最小值和失效系数fail≤-2.5MPa区域的体积积分值,从而研究采用不同造斜率侧钻分支井眼对井壁失效区域大小的影响。结果表明,在单渗流场分析中采用定压缩系数方法得到的孔隙度其变化微乎其微,而耦合渗流场中的孔隙度、渗透率在井底附近区域变化明显。因此,考虑流固耦合作用下的渗流场能更真实地反映地下渗流情况。在耦合应力场分析中,Von Mises等效应力的最大值和失效系数fail最小值均出现在侧钻分支井窗口处,即窗口处井壁岩石为危险截面,进而得出在取造斜率为15°/30m进行侧钻分支井眼的情况下井壁岩石失效范围最小的结论,为分支井的设计和施工提供了理论依据。

摘要：涡轮钻具轴承组在恶劣的工作环境中受到钻压、水力载荷以及钻进冲击与振动的作用,容易发生磨损现象,直接影响涡轮钻具的使用寿命。以127 mm涡轮钻具为例,根据弹塑性力学和赫兹接触理论,运用ABAQUS软件建立定子-滚珠-转子非线性接触问题有限元模型,针对不同磨损程度的滚珠轴承进行了数值模拟分析。研究结果表明,随磨损量的增大,轴承定子、转子与滚珠的接触面积逐渐减小,应力集中现象加剧,接触应力明显增大;最大接触应力出现在滚珠上,且与磨损量呈现非线性关系;相同工况下,磨损2 mm后滚珠的最大Mises应力比未磨损时增加了14倍,轴承发生失效。该项研究成果对涡轮钻具设计及寿命预测具有指导作用。

摘要：页岩气等致密油藏开发过程中常采用分簇射孔和复合桥塞分段大型水力加砂压裂的方式来改造储层,在作业过程中出现了大量的油层套管失效现象,导致正常的完井增产作业无法进行,严重影响了增产效果,降低了完井质量。为此,运用ABAQUS有限元分析软件建立地层-水泥环-套管的三维有限元模型,模拟计算压裂后套管Mises应力及变形分布。通过对有限元结果分析和对比压裂后MIT多臂测井曲线,认为套管失效原因为压裂后局部地层岩石强度非均匀降低,套管受挤压变形,致使套管截面椭圆度和弯曲曲率过大,导致井下工具下入遇阻遇卡。最后提出压裂过程中应该根据地层岩性和地应力参数选择合理的完井方式、压裂层段或分段方式和长度,加强随压裂监测技术,实时优化压裂分段、分簇工艺和施工压力参数,为页岩气压裂引起套管失效的防治提供理论依据。