欢迎光临《计算力学学报》官方网站!
 
基于SPH-FEM耦合算法的膨胀管磨铣动力学分析
Dynamic analysis of expansion tube milling based on SPH-FEM coupling algorithm
投稿时间:2025-06-05  修订日期:2025-07-22
DOI:
中文关键词:  膨胀管  磨铣  SPH-FEM耦合算法  动力学
英文关键词:Expansion Tube  Milling  SPH-FEM Coupling Algorithm  Dynamics  Contact
基金项目:超短半径水平井柔性钻具造斜和稳斜能力机理研究,2022.07- 2025.07,东北石油大学“国家基金”培育基金项目(2022GPL-11);大庆市指导性科技计划项目,斜坡冻土滑塌诱发原油管道局部屈曲失稳研究(zd-2023-33);液压滚珠整形器整形水平井缩径变形套管机理研究,黑龙江省自然科学基金联合引导项目(JJ2021LH1379)
作者单位邮编
罗敏 东北石油大学机械科学与工程学院 163318
黄聪剑 东北石油大学机械科学与工程学院 
徐亭亭* 东北石油大学机械科学与工程学院 163318
李巧珍 东北石油大学机械科学与工程学院 
贠清源 东北石油大学机械科学与工程学院 
摘要点击次数: 553
全文下载次数: 0
中文摘要:
      当套损井采用膨胀管贴补后,在地层压力的作用下,贴补段套管易变形导致井筒缩径,进而引发卡钻事故影响生产,亟需通过磨铣膨胀管恢复井筒通径。膨胀管磨铣过程中,磨粒与膨胀管间的动态接触具有强非线性特征,磨屑的分离与运动涉及复杂断裂与流动,大变形和材料去除时易出现网格畸变等难题。为此,本文基于SPH-FEM耦合算法,取膨胀管、套管、水泥环含磨粒磨鞋为研究对象,建立膨胀管磨铣动力学模型及数值计算方法。通过与文献数据对比,磨削力误差为8.84%,验证了模型的准确性。对相同磨削深度、不同磨铣次数下的磨削过程开展动力学分析,得到4次磨铣方案可使膨胀管等效应力峰值降低29.70%,磨削力降低63.90%,可有效降低憋钻卡钻风险。
英文摘要:
      In casing-damaged wells repaired with expandable liner patching, the patched section tends to deform under formation pressure, causing wellbore shrinkage and subsequent stuck drilling incidents that disrupt production. Milling the expandable liner becomes necessary to restore wellbore diameter. The milling process exhibits strong nonlinear characteristics in the dynamic contact between abrasive grains and the expandable liner, while chip separation and movement involve complex fracture and flow behaviors. Significant challenges arise from large deformations, material removal, and mesh distortion.To address these issues, this study developed a milling dynamics model and numerical simulation method using a coupled SPH-FEM algorithm, incorporating the expandable liner, casing, cement ring, and abrasive shoe. Comparison with experimental data showed an 8.84% error in grinding force, validating the model's accuracy. Dynamic analysis of multi-pass milling under constant depth revealed that a 4-pass milling strategy reduced the peak equivalent stress in the expandable liner by 29.70% and decreased grinding force by 63.90%, effectively mitigating bit sticking and drilling jamming risks.
  查看/发表评论  下载PDF阅读器
您是第17744632位访问者
版权所有:《计算力学学报》编辑部
本系统由 北京勤云科技发展有限公司设计