东北石油大学课程设计弯曲段套管抗挤强度有限元分析.pdf

东 北 石 油 大 学 课 程 设 计 课 程 计算力学课程设计 题 目 弯曲段套管抗挤强度有限元分析 学 院 机械科学与工程学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 年 月 日 1 东北石油大学课程设计任务书 课程 计算力学课程设计 题目 弯曲段套管抗挤强度有限元分析 专业 工程力学 姓名 学号 主要内容： 石油工业中，API （美国石油学会）套管强度计算公式是没有考虑任何缺陷的套管强度 计算公式，井下套管的使用都是通过API 套管强度标准设计的。但是在实际使用的套管都 存在一定的缺陷，如出厂的不圆 度、壁厚不均度等，使用过程中套 管内壁被钻杆接头磨损和套管在 弯曲段时的弯曲。这些因素或多或 少地影响着套管抗挤强度，当套管 抗挤强度降低到一定程度时就会 造成套管损坏，影响油气资源开发 的经济效益。研究和分析弯曲段套 管的抗挤强度就可以知道套管曲 率对套管抗挤强度的影响关系，就 可以指导现场套管的设计和选材。 套管钢级为N80，屈服强度551.6MPa，泊松比0.3，弹性模量206GPa，外径 177.8mm， 壁厚13.72mm。套管曲率取2°/100m、4°/100m、6°/100m、8°/100m、10°/100m，分析计算 各种曲率条件下的套管抗挤强度。 基本要求： 在课程设计期间，巩固有限元理论知识，掌握边界处理方法，能够应用有限元分析软件 ANSYS求解工程中的实际问题，了解力学分析软件的前后处理，掌握有限元分析流程。 在3 周时间内，应用ANSYS软件完成课题题目的有限元分析与计算，提交所设计题 目的有限元模型、结果和命令流文件，提交5000 字左右论文1份（附录为分析过程命令流）。 主要参考资料： [1] 刘巨保．石油设备有限元分析[M]．北京：石油工业出版社，1996． [2] 刘扬，刘巨保，罗敏．有限元分析及应用[M]．中国电力出版社，2008． [3] 罗敏，张强．ANSYS应用—基础篇[M]．大庆石油学院自编教材，2008． [4] 祝效华，余志祥．ANSYS 高级工程有限元分析范例精选[M]．电子工业出版社，2004． 完成期限 指导教师 专业负责人 2 年月日 目录 第1章 概述1 1.1 弯曲段套管抗挤强度有限元分析的研究目的和意义1 1.2 弯曲段套管抗挤强度有限元分析的主要研究内容1 第2 章 理论分析3 2.1套管抗挤强度分析3 2.2 SOLID45 简介3 第3 章 偏磨套管抗挤强度有限元分析5 3.1 问题描述5 3.2ANSYS有限元模型建立及求解5 结论14 3 第 章 概述 1 1.1 弯曲段套管抗挤强度有限元分析的研究目的和意义 套管是油井生产中重要的设施，套管损坏问题己受到国内外的普遍关注。套 管柱在大井眼曲率的水平井弯曲井段将产生较大弯曲应力，使得套管抗挤强度降 低，可能导致套管发生挤毁破坏。为了得到套管抗挤强度与水平井弯曲段造斜率 间的定量关系。由于传统石油工程中，石油套管主要用于钻井过程中和完井后对 井壁的支撑，以保证钻井过程的进行和完井后整个油井的正常运行。石油套管是 维持油井运行的生命线，由于地质条件不同，井下受力状态复杂，拉、压、弯、 扭应力综合作用于管体，这对套管本身的质量提出了较高的要求。一旦套管本身