新型打孔管在采油過程中可有效的防砂,對于提高原油采收率,避免修井作業(yè)具有重要意義由于進行打孔作業(yè),管體強度會發(fā)生變化,因此對其進行強度校核對后續(xù)的完井作業(yè)具有非常重要的意義。本研究利用數(shù)值模擬的方式對打孔管進行了強度分析,其中利用INVENTOR軟件建立了打孔管模型,后續(xù)采用ANSYS的一個力學(xué)分析模塊WORKBENCH軟件進行強度分析。
該研究利用工NVENTOR軟件建立了7"篩管的模型,其中篩管直徑為177.8 mm,厚度為10.36 mm,開孔直徑為10 mm,每圈開孔為n個,第二排孔在第一排孔中間,兩排之間的距離為25.4 mm,然后沿管體循環(huán)分布。
通過INVENTOR軟件完成7"打孔管的模型,在數(shù)值模擬計算中采用彈性模型,強度判斷準則依據(jù)抗壓強度準則和米塞斯綜合應(yīng)力準則,打孔管材料為L 8013C其材料參數(shù)和力學(xué)參數(shù)如表所示。
將INVENTOR軟件建立的7",篩管的模型導(dǎo)入到ANSYS WORKBENCH利用軟件自帶的自動劃分網(wǎng)格功能,對分析的模型進行網(wǎng)格劃分,局部進行了加密完成網(wǎng)格劃分后,即可對打孔管進行力學(xué)強度分析,主要研究其抗拉強度和抗擠強度。
對篩管一端面施加全約束,另一端面施加受力施加的受力為1.0Xe6 N,得到其Mises綜合應(yīng)力云圖。如圖看出,打孔管受拉力1.0Xe6 N此時打孔管局部剛好達到了屈服強度5.52 MPa,出現(xiàn)部位為打孔管打孔處所以篩管所能承受的最大拉力為1.0Xe6 N。
對打孔管兩端面施加全約束,外環(huán)面施加壓力施加的受力為7.8Xe6 Pa,得到其Mises綜合應(yīng)力云圖。如圖看出,打孔管受外擠壓力7.8Xe6 Pa,此時篩管局部剛好達到了屈服強度5.52 MPa,出現(xiàn)在篩管打孔處和打孔管兩端面所以篩管所能承受的最大擠壓應(yīng)力為7.8Xe6 Pa。
通過數(shù)值模擬研究,我們得了7"打孔管的力學(xué)強度,包括抗拉強度和抗擠強度,能夠得出以下結(jié)論:
(1)新型7"打孔管的抗拉強度為1.0Xe6 N,相當(dāng)于可承受100噸重物的拉力,其抗壓強度為7.8Xe6 Pa,均符合油田現(xiàn)場作業(yè)要求,可安全有效用于鉆完井作業(yè)。(2)新型7"打孔管的應(yīng)力集中區(qū)域主要出現(xiàn)在打孔處,可通過改進打孔形狀和對開孔邊緣進行強度加固,從而提高打孔管整體的力學(xué)強度。
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