基于ANSYS的割缝筛管应力分析和结构优化.pdfVIP

2011年 第 4O卷 石 油 矿 场 机 械 第 6期 第 8页 OIL FIELD EQUIPMENT 文章 编 号 ：1001—3482(2011)06～0008—03 基于ANSYS的割缝筛管应力分析和结构优化 尹 飞，高宝奎 ，高 宏 (中国石油大学(北京)石油工程学院，北京 102249) 摘要 ：防砂完井中割缝筛管使用广泛 ，但对其应力和结构研究不足 。应用ANSYS软件对割缝筛管 进行有限元数值模拟，可以得到在采油工况下割缝筛管的应力分布。通过改变割缝筛管的结构参 数，得到结构参数与最大应力的关系，从而可以优化割缝筛管结构。 关键词 ：割缝筛管；应力分析；结构优化 ；ANSYS 中图分类号 ：TE931．2 文献标识码 ：A StressAnalysisandStructureDesignofSlottedScreenwithANSYS YIN Fei，GAO Bao—kui，GAO Hong (CollegeofPetroleum Engineering，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249，China) Abstract：Slottedscreensarewidelyusedin sandcontrolwellcompletion，butresearchon struc— tureandstressisverylimited．Throughfiniteelementnumericalsimulation，stressdistributionin aslottedscreenduringproduction isacquired．Studytherelationshipbetween structureparame— tersandmax—stress，then structuredesignoftheslottedscreen canbeoptimized． Keywords：slottedscreen；analysisofstress；optimizationdesignofstructure；ANSYS 油气井出砂一直是困扰疏松砂岩油藏开采的重 设计 ，通常是借鉴 国外的经验公式对筛管设计进行 要 问题_】。]。在油 田常用的机械防砂方法中，割缝筛 粗略的计算 ，忽视 了筛管强度对割缝筛管完井方式 管因为管、缝同体 ，具有刚性好 、抗刮磨 、强度高、耐 的影响。同时，由于水平井、侧钻井都需要大段的割 腐蚀 、问隙均匀、管径大、流阻小、重复利用率高 的优 缝筛管 ，短则几十米 ，长则上千米 ，因此也应从经济 点，且其价格低廉 ，因而在油 田采油防砂中得到了广 成本 的角度对筛管进行优化设计 ]。 泛应用_4]。套管的使用可以查 API套管强度数据 ， 在深井采油过程中，割缝筛管要承受 的载荷主 但是割缝筛管的强度缺乏参考 。笔者借助有限元分 要有井底外挤压力、内部液体的压力、轴向拉力 、温 析软件，模拟采油工况下割缝筛管 的载荷进行应力 度应力 。其 中，轴 向拉力和温度应力较小 ，可以忽 分析 ，计算分析了不同结构参数对最大应力的影响 略 。但是，内部存在高压液体的作用和外部受到地 关系，以期为割缝筛管的强度分析和结构设计提供 应力、岩石蠕变的长期作用 ，将直接影响筛管的使用 参考 。 寿命 ，因此有必要对筛管 的抗 内外压强度进行深入 的研究 。 l 割缝筛管受力有限元分析 选用 o127mm×9．19mm割缝筛管，钢级为P— 目前，国内主要从