实体膨胀管技术主要是为了解决井眼尺寸太小无法到达目的层而提出的石油钻采新技术。其中合适的膨胀工具是膨胀过程顺利完成的关键，而所选实体管的材料不仅要能够满足膨胀工艺还要保证其膨胀后可以正常使用。本课题的研究重点也从这两方面入手。本文以实体管的膨胀过程为研究对象，在研究现有国内外科研成果的基础上，借鉴国内外的研究经验，以计算机有限元仿真模拟技术为主要研究手段。首先，根据弹塑性有限元接触问题的相关理论，针对完成不同膨胀率的膨胀所需的膨胀力不同这一问题，建立膨胀管膨胀过程的有限元分析模型；对壁厚为6mm的108管进行膨胀过程的计算机模拟，研究了在不同膨胀率下，膨胀锥角与锥体完成膨胀所需的液压力间的关系，确定了不同膨胀率下的最优锥角；通过低碳合金钢的应力-应变关系建立了膨胀管膨胀液压力的幂强化模型，并采用回弹力与膨胀率间的关系，对幂强化模型进行了修正，得到了膨胀过程膨胀力与膨胀率、锥角间的关系模型；用所建立的模型计算了不同膨胀率、不同锥角膨胀力的大小，得出的最优锥角与有限元分析相同，并对比了最优锥角条件下膨胀力的理论数值和实际值，发现实际膨胀力略高于计算结果，表明该模型可应用于膨胀管膨胀力的计算。其次，基于低碳合金钢的108管的膨胀研究，基于功能原理提出了一种集经典塑性理论和有限元模拟算法的膨胀力计算方法。采用ANSYS的有限元算法得出了膨胀所克服的径向压力，再利用经典的塑性理论和接触力理论得出最终膨胀力算法，并用实践验证了新算法的正确性和可靠性，这部分为本文的创新点。最后，根据动态拉伸的实验结果，借助应变速率因子Z和McCormick物理模型，建立低碳合金钢在井下温度场的本构方程。再利用模拟仿真得到的最优锥角，模拟仿真井下温度场不同膨胀率下实体管的膨胀过程，得到了低碳合金钢实体膨胀管膨胀过程的等效应力云图，并分析膨胀后残余应力随温度变化规律以及实体管膨胀后的抗挤毁强度和抗拉压强度。