膨胀波纹管技术作为能实现单一井眼尺寸钻井的技术之一,具有广阔的应用前景。扩大该技术应用范围的关键是提高膨胀波纹管成型之后的稳定性和膨胀后波纹管的力学性能。论文利用有限元分析的方法对波纹管成型和膨胀过程进行了模拟,优化设计了215.9mm、241.3mm和311.15mm井眼用膨胀波纹管断面形状。　　论文通过对常用波纹管截面形状成型方法、管串连接可靠性、膨胀过程和膨胀之后性能的分析,指出波纹管成型后残余应力的大小和波纹管膨胀时的不圆度是影响波纹性能的主要因素,因此用残余应力和不圆度作为评价波纹管断面形状性能优异的指标,进行波纹管截面形状的优化设计。　　采用数值模拟法和试验方法对215.9mm波纹管的变形过程的分析可知,数值模拟法能够合理的描述波纹管成型过程,成型后截面尺寸与实际值误差很小。应用该方法求取了月牙形、8字形、三波峰形和四波峰形波纹管形状成型后的残余应力,结果表明8字形截面结构成型之后截面残余应力值较小,成型后截面稳定性好,易于膨胀。　　通过计算在不同模具尺寸和加载方式下波纹管残余应力值,确定了最优的波纹管成型模具尺寸和模具加载方式,并对215.9mm波纹管8字形截面形状进行了优化。最后,应用该方法得到241.3mm和311.15mm波纹8字形截面尺寸和成型方式,并模拟计算了三种尺寸波纹管8字形截面结构的抗内压强度和抗外挤强度值。