封隔器弹塑性承载能力分析.docx

第22卷增刊2

2013年10月

计算机辅助工程

ComputerAidedEngineering

Vol.22Suppl.2

Oct.2013

论文所属行业:

机械

致密砂岩油层改造压力作用下双筒液压封隔器弹塑

性承载能力三维数值分析

沈新普1,沈国阳

2

(1.哈里伯顿，北京，100020;

2.休斯敦大学,休斯敦,TX77004,USA)

摘要:本文采用3维弹塑性有限单元法，对双筒液压封隔器在油层改造压裂液的压力作用下的变形行为进项

了数值计算和分析。得到了在给定的工作压力下，封隔器心轴各处的应力分布和塑性应变分布。主要的结论

有：1）在给定的13775psi(95MPa)的压力下，最大等效应力达到14800psi，远远超过初始塑性屈服极限，表

明结构中部分材料点进入塑性变形状态。2）等效塑性应变的最大值为1.6%，分布在螺纹沟槽的底部。穿压

孔两侧有明显的塑性变形区。3）当载荷达到额定工作压力13775psi(95MPa)的60%时，应力开始达到初始塑

性屈服极限，塑性应变开始出现，其出现的区域部位处于螺纹沟槽底部，环向位置大致在两个穿压孔中间的

位置上。本研究的数值结果为封隔器液压承载能力的确定提供了一个参考依据。

关键词：液压封隔器,弹塑性,承载能力,数值分析,油层改造

中图分类号：0352文献标志妈：A

3-DimensionalNumericalAnalysisofBearingCapacityofMandrelof

DualPistonHydraulicPackerunderStimulationPressureforTight

Sand

XinpuSyangShe

hen1,Guon2

(1.Halliburton,W/10FWFC,No.1East3rdRingRoadChaoyangDistrict,Beijing,100020,China

2.UniversityofHouston,4800CalhounRdHouston,TX77204,USA)

Abstract：With3-dimensionalelastoplasticFiniteElementMethod,numericalanalysiswasperformedformandrel

ofdualpistonhydraulicpackerunderstimulationpressurefortightsand.Distributionofstresscomponentsaswellas

straincomponentswithinthestructurewereobtainedandvisualized.Majorconclusionsare:1)withthegiven

hydraulicpressureloadingof13775psi(95MPa),maximumvalueofvonMisesstresscanbeashighas14800psi,

whichisobviouslyhigherthantheinitialplasticyieldingthresholdofP110steel;2)Maximumvalueofequivalent

1

plasticstraincanreachthevalueof1.6%,anditoccursattherootofscrewtooth.Plasticstrainalsooccursatthe

neighborhoodofhydraulichole;3)Plasticstrainstartstoappearattherootofscrewtoothasthehydraulicpressure

loadingreaches60%oftheregularworkingpressurevalue,Thisindicatesthattheelasticbearingcapacityofpacker’s

收稿日期：2013‐08‐07

作者简介：沈新普（1963—），男，汉族，河北清河人，博士，教授，研究方向为固体力学，(E-mail)Xinpu.shen@;

沈国阳（1992—），男，汉族，河北清河人，本科生，研究方向为机械工程，(E-mail)gshen2@

增刊2沈新普，等：致密砂岩油层