ABAQUS在模拟石油钻井中扩管扩展的应用

一、工程背景

在地面下几公里的油井中，扩展钢管是目前石油界谈论最多的技术革新之一，井下金属成型过程中使得油井钻管（例如铸件和衬套）能够通过已经固定的钻管并在直径方向扩展百分之几十，这样每次一个新的井筒部分挖掘出来，钻管在直径方面可以几乎没有减小，这种技术可以极大地节约成本，更经济地使钻管到达油层。本次对石油钻井中扩管膨胀这一工程问题进行研究。

二、有限元模型

考虑结构的对称性，取1/4模型进行分析。装配体如上图所示，在内部的刚体参考点上施加一速度边界条件，从右向左推进。

材料参数如下：

相互作用设置如下：

边界条件设置如下：

网格划分如下：

三、计算结果

1. 接触应力分布

 2.环向应力分布

3.环向塑性应变

4.部分扩展管道的壁厚减小

四、结论

1. 衬管和铸件之间发生了较大的接触应力
2. 环向应力分布在直径突变处发生了应力集中，最大值为1088Mpa
3. 环向直径减小处发生了较大的环向应变
4. 部分扩展管道的壁厚减小变化范围为-0.8~0.4微米

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