完井封隔器卡瓦和膠筒力學(xué)行為分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、在實際生產(chǎn)中完井封隔器有時會發(fā)生卡瓦牙斷裂、卡瓦對套管過度損壞、膠筒破損脫落等導(dǎo)致封隔器封隔失效的安全事故。因此本文以THT完井封隔器為研究對象，針對封隔器卡瓦和膠筒進行分析研究。
　　本文用理論研究和有限元模擬兩種方法對封隔器卡瓦和膠筒進行分析。根據(jù)靜力學(xué)理論分析卡瓦坐封后應(yīng)力狀態(tài)，得到卡瓦牙的接觸應(yīng)力公式;運用有限元軟件模擬卡瓦坐封過程，有限元分析結(jié)果顯示:卡瓦與套管接觸應(yīng)力沿軸向和環(huán)向分布均不均勻，卡瓦牙發(fā)生塑性變形;由卡瓦

2、接觸應(yīng)力影響因素有限元分析結(jié)果可知，卡瓦牙頂角α在75°-80°，牙傾角β在65°-70°，卡瓦楔形角γ在10°-15°時卡瓦接觸應(yīng)力狀態(tài)最優(yōu)。同理，運用材料力學(xué)和彈塑性力學(xué)相關(guān)理論求得了膠筒在自由變形階段和約束變形階段的應(yīng)力狀態(tài)，推導(dǎo)出膠筒在此兩階段下的壓縮量公式以及接觸應(yīng)力公式;運用有限元軟件對膠筒進行數(shù)值模擬，得到膠筒接觸應(yīng)力分布規(guī)律:接觸應(yīng)力沿軸向分布不均勻，上膠筒最大，下膠筒最小;由膠筒接觸應(yīng)力因素有限元分析結(jié)果可知，膠筒接觸