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油田自投产后随着井的生产时间不断延长,由于工程操作和地质因素的影响,导致套管性能逐渐变差,甚至损坏,使其不能正常生产。随着大庆油田开发进入中、后期,套损井越来越多,已严重影响油田的正常生产,油水井套管修复问题成为油田开发过程中必须解决的一个重要问题。目前大庆油田对损坏的套管采用的是常规膨胀补贴工艺,由于膨胀过程中膨胀头直径不变,存在阻卡现象,遇阻后通常采取打高压的方法进行解决,这对设备和人身安全带来极大隐患。为解决这个问题,本文提出了自适应膨胀头技术。 自适应膨胀头在膨胀过程中可自动调整直径大小,降低膨胀头遇卡事故率。本文对自适应膨胀头进行了分析和设计。首先对膨胀过程力学进行分析,研究膨胀管的应力应变特点,膨胀头结构尺寸对膨胀过程的影响,确定了合适的膨胀头膨胀锥角,为自适应膨胀头的设计打下良好的理论基础。 对自适应膨胀头进行具体设计。从工程要求角度出发,确定了自适应膨胀头弹性结构尺寸。为保证设计的合理性,对自适应膨胀头进行了有限元分析,分析表明达到了设计要求。 对自适应膨胀头进行研制,并在大庆油田进行了试验,通过试验表明自适应膨胀头解决了固定膨胀头存在的问题,实现了自适应膨胀。