完井封隔器卡瓦和膠筒力學行為分析及結構優(yōu)化設計.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)靜力學理論分析卡瓦坐封后應力狀態(tài)，得到卡瓦牙的接觸應力公式;運用有限元軟件模擬卡瓦坐封過程，有限元分析結果顯示:卡瓦與套管接觸應力沿軸向和環(huán)向分布均不均勻，卡瓦牙發(fā)生塑性變形;由卡瓦

2、接觸應力影響因素有限元分析結果可知，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°時卡瓦接觸應力狀態(tài)最優(yōu)。同理，運用材料力學和彈塑性力學相關理論求得了膠筒在自由變形階段和約束變形階段的應力狀態(tài)，推導出膠筒在此兩階段下的壓縮量公式以及接觸應力公式;運用有限元軟件對膠筒進行數(shù)值模擬，得到膠筒接觸應力分布規(guī)律:接觸應力沿軸向分布不均勻，上膠筒最大，下膠筒最小;由膠筒接觸應力因素有限元分析結果可知，膠筒接觸