陈若铭,陈森强,王新东,苏 涛,陈 勇,雷正义

(1.西部钻探工程有限公司克拉玛依钻井工艺研究院,新疆克拉玛依834000; 2.吉林油田公司工程技术处,吉林松原138000) *

套管头卡瓦力学分析

陈若铭1,陈森强1,王新东1,苏 涛1,陈 勇1,雷正义2

(1.西部钻探工程有限公司克拉玛依钻井工艺研究院,新疆克拉玛依834000; 2.吉林油田公司工程技术处,吉林松原138000)*

卡瓦悬挂系统是热采套管头的核心,卡瓦能否安全可靠地悬挂套管是其关键。对卡瓦悬挂套管进行了力学分析,并采用有限元法进行模拟。分析结果表明,卡瓦牙齿沿轴向承受的载荷从上到下依次降低;卡瓦牙齿沿圆周方向从中心线沿两侧面的Misses应力逐渐升高;卡瓦侧面处应力集中非常严重。提出了卡瓦结构优化建议,为卡瓦悬挂套管奠定了理论基础。

套管头;卡瓦;有限元法;应力分析;优化设计

悬挂系统是热采套管头的核心,其卡瓦不仅要保证套管的安全悬挂,而且要减少卡瓦齿韧对套管的损坏。目前采用的方法主要依据经验公式和试验进行设计,由于经验公式有其局限性,不能精确计算出套管与卡瓦所受的最大应力以及其应力分布情况[1-5]。为此,本文基于有限元软件对卡瓦和套管进行应力分析,并提出结构优化方案。

1 卡瓦受力分析

卡瓦抱紧套管柱的过程是卡瓦与管柱相互作用的过程,卡瓦卡紧管体的最初瞬间,主动力来自卡瓦。卡瓦在自重和下放冲击力的作用下经锥面的放大作用而使卡瓦将管柱在径向抱紧。……