固井振荡器适用井深精确计算方法

1.算例分析背景

在建筑行业利用振荡器提高水泥胶结的密实程度十分有效，因此该项技术也被用于油水井固井工艺中，利用振荡器使套管柱产生振动，进而作用于套管和地层之间的水泥浆，使水泥浆分布更均匀，从而提高胶结密实程度，能够防止后期开发时产生的油、气、水窜槽，延长油井寿命。

根据振荡工艺不同，分为三种：一种是在井口振荡套管，但离油层部位太远，振动能量衰减严重；一种是放置在固井胶塞中，在顶替水泥浆时随行振动套管，但胶塞与套管之间有橡胶结构接触，大大降低了振动能量的传递，效果不理想；还有一种是井底振荡器，放置在油层底部，在固井注水泥浆时产生水力激荡或电振动，通过套管直接作用油层部位的水泥浆，能有效提高油层段的固井质量，为此，专门设计水力固井振荡器，以提高油水井油层部位的固井质量。基于Abaqus针对固井振荡器最薄弱的部件进行抗外挤强度校核，以确定水力固井振荡器的适用井深范围。

2.计算模型建立

首先利用solidworks建立装配体模型，并确定最薄弱的工件部件，导出为**.x_t文件，再导入到Abaqus当中,首先识别单位制，确定长度单位制为mm，重新建立装配体模型，x_t文件导入后可以保持装配位置不变。

3.材料属性设置

本例所有部件均设置为35CrMo金属材质，设置弹性参数及密度。

4.接触条件设置

本例只计算最薄弱部位的应力应变情况，因此非目标部件全部设置为“显示体”，不参与计算。

5.网格划分

全部部件均采用中性轴算法划分六面体网格，目标部件设置网格加密，提高计算精度。所有网格单元均采用三维应力线性单元C3D8R。

6.分析步设置

本例只设置一个静力通用分析步。

7.边界条件

首先设置第一个边界条件，在初始分析步将目标部件下部完全固定。

再设置第二个边界条件，初始分析步将目标部件上部完全固定；

第一个分析步中修改边界条件，释放U1方向的自由度，以释放压缩变形引起的微小位移。

8.施加载荷

在目标部件外表面以幅值曲线方式施加表面压强载荷76MPa。

9.设置2个CPU核心计算。得到应力云图如下：套管最大应力值为1080MPa，高于35CrMo材料的屈服强度835MPa，该固井振荡器不适用于钻井液密度高于1.75g/cm3并且目的油层在4500m以深的油水井固井。

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