六级分支井地面预成形井眼连接系统试验与仿真研究

摘要

本文结合国家高技术研究发展(863)计划海洋技术领域课题“六级分支井地面预成形井眼连接系统试验与仿真研究”，系统开展六级分支井地面预成形井眼连接系统预成形和膨胀整形技术研究，通过室内试验与仿真相结合，在六级分支井地面预成形井眼连接系统结构设计及材料选择、预成形加工工艺、和膨胀整形技术方面取得较大的研究进展。
　　 1、六级分支井地面预成形井眼连接系统结构设计及材料选择
　　 六级分支井地面预成形井眼连接系统关键技术性能是：主井眼与分支井眼连接处的完整的机械支撑、液力封隔性和主井眼和分支井眼可选择性再进入的技术性能。针对上述关键技术性能，设计适用于六级分支井地面预成形井眼连接系统，并优选适用于膨胀整形工艺的分支腿材料。
　　 2、预成形井眼连接系统预成形加工工艺研究
　　 地面预成形井眼连接系统在下井前需要将其两个φ177.8mm套管预压到规定的工具轮廓外径，然后经过上部主套管下至已经扩眼的井段，最后通过膨胀整形工具在井下对其进行膨胀整形达到要求的API标准通径。通过研究一定轮廓的模具成形工艺，形成了连接系统的预成形加工工艺。
　　 3、预成形井眼连接系统预成形及膨胀整形仿真分析
　　 在预成形、膨胀整形过程中存在着一些应力集中点，根据所选材料的应变与应力特性，并按照预压和膨胀整形过程中施加的边界约束和载荷条件进行了仿真分析。仿真分析的数据为连接系统的优化设计和试验提供了理论指导。
　　 4、地面预成形井眼连接系统预成形及膨胀整形试验
　　 为了验证六级分支井的预成形和井下的膨胀整形工艺的可行性，进行室内试验，获得了预成形和膨胀整形过程中的应变、应力的变化和分布情况，验证了仿真分析的正确性，也为下一步的产业化进程提供了可行性依据。

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创新点摘要

第1章绪论

1.1研究的目的及意义

1.2国内外相关研究进展分析

1.3本文的主要研究内容和技术路线

第2章地面预成形井眼连接系统设计及工艺技术研究

2.1六级分支井钻井工艺技术

2.2预成形井眼连接系统的结构设计及加工工艺

2.3抗内外压及承载性能分析

2.4小结

第3章井眼连接系统预压成形力学分析及仿真优化

3.1挤压预成形力学分析

3.2井眼连接系统压缩与膨胀有限元分析基础

3.3 N80钢级井眼连接系统仿真分析

3.4 J55钢级井眼连接系统仿真分析

3.5 1Cr18Ni9Ti井眼连接系统仿真分析

3.6小结

第4章井眼连接系统预压成形室内实验研究

4.1预成形压缩试验装备研制

4.2实验仪器及测试方法

4.3井眼连接系统预成形压缩实验

4.4小结

第5章井眼连接系统膨胀整形仿真分析与实验

5.1膨胀整形试验装备研制

5.2膨胀整形仿真与优化设计

5.3 1Cr18Ni9Ti预成形井眼连接系统膨胀整形实验

5.4小结

第6章结论

参考文献

攻读博士学位期间取得的研究成果

致谢

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