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什么是胀管胀管的作用有哪些（二）引言：胀管是一种常用的工程材料，广泛应用于管道系统中。
它具有独特的结构和功能，能够有效解决管道系统中的热胀冷缩问题，保证管道的正常运行和安全性。
本文将重点介绍胀管的定义及作用，并进一步探讨其具体功能。
正文：一、胀管的定义1. 胀管是一种弹性元件，通常由金属材料制成，具有可伸缩的特点。
2. 胀管通过其特殊的结构设计来适应管道系统中的热胀冷缩。
二、胀管的作用1. 缓解热胀冷缩带来的压力变化问题：a. 胀管能够吸收管道系统中由于温度变化引起的热胀冷缩，避免了管道系统受压力变化的影响。
b. 胀管可有效减少管道系统的震动和振荡，提高系统的稳定性和安全性。
2. 保护管道系统的安全：a. 胀管能够起到缓冲和保护管道系统的作用，减少管道连接处的应力集中，延长系统寿命。
b. 胀管可降低管道系统中的应力和应变，防止管道的破裂和泄漏。
3. 提高管道系统的可靠性：a. 胀管可以有效预防管道中的变形和位移，保持管道系统的稳定性。
b. 胀管还能够减少管道系统中的噪音和振动产生，提高管道的工作效率。
4. 方便管道维护和维修：a. 胀管的安装和维修相对简单，可以方便地进行检查、更换或维修。
b. 胀管的使用能够降低管道维护和维修的成本，并减少停工时间。
5. 应用广泛，适用性强：a. 胀管可用于各种类型的管道系统，包括给水、供暖、燃气等。
b. 胀管的大小和形状可根据实际情况进行定制，满足各种工程需求。
总结：胀管作为一种重要的管道系统元件，具有重要的功能和应用价值。
它能够缓解管道系统中的热胀冷缩问题，保护管道的安全、提高系统的可靠性和稳定性。
胀管的应用范围广泛，可适用于各种工程需求。
在实际工程中，正确选择并合理使用胀管，能够提高管道系统的运行效率并降低维护成本。
国外膨胀管技术的发展与应用 编译:马洪涛(胜利油田钻井工艺研究院)审校:纪常杰(大庆油田工程有限公司) 摘要 膨胀管技术是石油工业中迅速崛起的可明显降低钻井完井成本的一项新技术。
威德福公司在可膨胀防砂筛管领域居于领先地位,其膨胀管技术分为三类:可膨胀割缝管、实体膨胀管和膨胀系统。
哈里伯顿公司的膨胀产品包括可膨胀筛管系统和可膨胀尾管悬挂器/封隔器系统,这两种系统都经过了大量的室内和现场试验。
Enventure公司开发了三种实体膨胀管产品:可膨胀尾管系统、套管井衬管系统和可膨胀尾管悬挂器系统。
贝克石油工具公司的可膨胀产品包括可膨胀尾管悬挂器系统、六级分支井完井系统、可膨胀裸眼完井系统、套管补贴系统和膨胀封隔器。
基于世界各大公司膨胀管技术上的发展与应用,文章针对我国膨胀管技术现状提出了相关的看法和建议。
主题词 膨胀管技术 膨胀系统 实体膨胀管 可膨胀割缝管 商业应用一、膨胀管技术发展回顾最近几年膨胀管技术呈现爆炸式大发展,该技术对石油工业将产生革命性的影响。
例如等径井眼技术,一旦成熟,将极大地降低油井成本,并完全消除常规套管程序的缩径效应,井可以钻得更深,而总井深处的套管内径与常规井相比反而增大。
目前世界上提供膨胀管技术和膨胀产品的公司主要包括威德福公司、Enventure环球技术公司、哈里伯顿公司、贝克石油工具公司、斯伦贝谢公司以及RE AD油井服务公司。
另外,俄罗斯的鞑靼石油研究设计院的膨胀管技术也得到了广泛应用。
1,威德福公司自1998年以来,威德福公司一直在可膨胀防砂筛管(ESS)领域居于业界领先地位。
该技术发展迅速,目前已经成为降低成本、提高产量的标准方法。
该公司还对实体膨胀管技术进行了大规模研究与开发。
该公司的膨胀管技术分为三类:可膨胀割缝管(EST)、实体膨胀管(STE)、膨胀系统。
(1)可膨胀割缝管威德福公司的可膨胀割缝管包括以下三种类型:可膨胀防砂筛管(ESS)、井下衬管系统(ABL)、可膨胀完井尾管(ECL)。
收稿日期:2008211207基金项目:国家自然科学基金项目(50674077);国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2006AA09Z312)资助作者简介:秦国明(19842),男,广西梧州人,硕士研究生,从事复杂结构的数值计算方法研究,E 2mail :qgmqgm2000@sina.com 。
文章编号:100123482(2009)0820009204基于ANSYS /L S 2DY NA 的实体膨胀管膨胀力分析秦国明1,何东升1,张丽萍2,荆江录2(1.西南石油大学建筑工程学院,成都610500;2.新疆石油管理局井下作业公司,新疆克拉玛依834000)摘要:应用非线性有限元分析技术,利用ANS YS 软件的L S 2D YNA 模块动态模拟了膨胀套管的全过程,得到了膨胀力随时间变化的曲线,并分析了在不同的工艺参数(膨胀锥角、摩擦因数、膨胀速度)下的膨胀力变化情况,得出了膨胀参数与膨胀力的关系,为膨胀工具的设计及膨胀方案的优化提供了依据。
关键词:膨胀管;有限元;ANS YS/L S 2D YNA ;膨胀力中图分类号:TE931.202 文献标识码:AAnalysis on Deformation Force of Solid Expandable Tubular B ased on ANSYS/LS 2DY NAQ IN Guo 2ming 1,H E Dong 2sheng 1,ZHAN G Li 2ping 2,J IN G Jiang 2lu 2(1.College of A rchitectural Engineering ,S outhwest Pet roleum Universit y ,Cheng du 610500,China;2.Dow nhole Service Com pany ,X inj iang Pet roleum A dminist ration B ureau ,Karamay 834000,China )Abstract :2D axial symmetry non 2linear FEA technique was used to simulate t he whole process of expandable t ubular dynamically based on ANS YS/L S 2D YNA module of ANS YS.The relations of deformation force and processing parameters were achieved.Thus Foundation was laid for opti 2mal design of expandable tool and technological design of expandable t ubular.K ey w ords :expandable t ubular ;FEA ;ANS YS/L S 2D YNA ;deformation force 实体膨胀管技术是将待膨胀的套管下到井内,以机械或液压为动力,采用类似拉拔金属加工工艺,使套管发生径向膨胀的一种技术。
膨胀管套管补贴技术l 常规膨胀管补贴技术l 大通径膨胀管补贴技术l 免钻底堵膨胀管补贴技术l 耐高温密封膨胀管补贴技术l 水平井及大斜度井膨胀管补贴技术l 耐高压密封膨胀管补贴技术l 膨胀管长段补贴技术l 出砂井膨胀管补贴技术l 补贴后可速取式膨胀管补贴技术l 气井膨胀管补贴技术膨胀管套管补贴修井技术系列：膨胀管套管补贴技术系列膨胀管是一种由特殊材料制成、具有良好塑性的金属钢管，下入井内通过机械或液压的方法使其在直径方向膨胀10~30%左右，直接补贴和密封受损套管; 同时，在冷做冷作硬化效应下，管材强度和刚性得到提高，在补贴套管的同时加固受损套管。
应用范围：n广泛用于套管变形、漏失、错断、腐蚀井补贴、薄弱套管加固、封堵射孔层进行堵水或调层n适用于5-1/2”、7”、9-5/8”等API常用套管及非标套管补贴n5-1/2″常用套管补贴后内通径φ105mm-φ108mm；7″常用套管补贴后内径φ136mm-φ143mm；9-5/8″常用套管补贴后内径φ195mm-φ200mmn悬挂力≥450KN，密封压力≥15MPa -25MPa（根据需要，最高可达35MPa）n最高工作温度120℃（对于高温热采井可达350℃以上）常规膨胀管补贴技术与常规膨胀管技术相比，大通径膨胀管技术，由于其胀后通径更大，允许常规注水压裂等措施工具从补贴后的膨胀管内下入，拓宽了膨胀管补贴技术在油水井调层封堵（堵炮眼）、出水层堵水、恢复套损井分层注水工艺等领域的应用。
技术特点：★ 通径大，补贴后套管内径只减少10mm-11mm，一般情况下不影响常规井下工具的使用和增产、增注措施的实施。
★ 工艺简单，一趟管柱就完成整个工艺过程，没有磨底堵工序，作业时间短、效率高。
★ 地面施工压力低，安全可靠。
送入工具总成RIH液压动力系统Hhydraulic system大通径膨胀管Large drift SET大通径膨胀锥Expansion cone锚定系统anchor最新开发成功超薄壁大通径膨胀管：①补贴后套管内径只减少6mm-8mm。
5mm塑料膨胀管拉力理论说明以及概述1. 引言1.1 概述塑料膨胀管是一种具有重要应用价值的材料，其独特的拉力性能在各个领域都得到了广泛应用。
本文将着重探讨5mm塑料膨胀管的拉力理论说明及概述，旨在深入了解其定义、特点、重要性以及应用场景。
1.2 文章结构本文共分为五个主要部分：引言、5mm塑料膨胀管拉力理论说明、实验方法与步骤、实验结果与讨论以及结论与展望。
下面将对每个部分进行详细阐述。
1.3 目的本文的目的是系统地介绍5mm塑料膨胀管拉力的相关理论知识，并通过实验方法和结果来验证和探究这些理论。
同时，本文还希望能够提供一些关于不同环境条件下塑料膨胀管拉力变化的观察和讨论，以及预测和模拟不同尺寸塑料膨胀管的拉力表现方面的信息。
通过深入研究5mm塑料膨胀管拉力理论，在工程设计中可以更好地选择适当材料，从而提高塑料膨胀管的使用效果和安全性。
在实际应用中，这将为工程师们提供宝贵的参考和指导，对于解决相关问题具有重要意义。
2. 5mm塑料膨胀管拉力理论说明2.1 塑料膨胀管的定义与特点塑料膨胀管是一种用于固定和连接各种材料的管状产品，其主要特点是具有可伸缩性和弹性。
它通常由柔性的塑料材料制成，并具有一定的拉伸能力。
这种特点使得塑料膨胀管在许多工程和建筑应用中被广泛使用。
2.2 拉力的概念与原理拉力是指施加在一个物体上的沿着其长度方向产生的张紧力。
当一个物体受到拉力作用时，它会发生变形，即产生额外的长度。
拉力可以通过施加外部力或应变来引起，并且可以对物体的结构和性能产生重要影响。
塑料膨胀管在使用过程中经常承受到拉力的作用。
理解和掌握5mm塑料膨胀管在拉力下表现的原理对于合理选择和使用塑料膨胀管非常重要。
2.3 5mm塑料膨胀管拉力的重要性及应用场景5mm塑料膨胀管广泛应用于建筑、家具、电子设备等领域。
它们通常用于连接、固定和保护各种管道、线缆和其他装置。
在这些应用场景中，塑料膨胀管需要承受一定的拉力，以确保连接牢固和稳定。
膨胀管概述及技术研究张继红1刘明君2摘要：膨胀管技术诞生于20世纪80年代，主要用来优化井深结构、预防井壁掉块及坍塌、封堵高压层或低压漏失层、修补井中损坏的套管等。
被认为是21世纪石油钻采行业的核心技术之一。
本文主要介绍了可膨胀管的分类及优缺点，以及可膨胀管的相关技术研究。
关键词：膨胀管；膨胀椎；套管；膨胀管技术于20世纪80年代晚期诞生于壳牌石油公司[1]，在这之后的一段时间里，发展非常迅速。
90年代末期达到了商业化应用水平，目前在国外有多家石油技术服务公司可以提供膨胀管的技术服务，其中最有名的是壳牌和哈里伯顿合资的公司[2～3]。
国内多家公司和科研机构也在从事膨胀管技术的研究，但多是理论及实验室的研究。
膨胀管是一种由低碳钢经特殊加工而制成的套管，由于含碳量低，膨胀管比普通套管柔性好，可朔性强。
可膨胀管技术就是将待膨胀的套管下到井内，以机械或液压为动力，通过冷挤扩张的方法，由上到下或由下到上，通过压力或拉力使膨胀工具通过待膨胀的套管内孔，使其内径或外径由于朔性变形膨胀至设计的尺寸，从而完成待定工程目的的一种技术。
膨胀管技术具有以下优点：可有效地解决复杂地层的井壁稳定问题；减小井眼锥度、增加套管下深，以尽可能大尺寸井眼完井；可以减少上部井眼的尺寸和套管层数；修复套损井；使完井具有更大的灵活性；能改善尾管悬挂器的密封效果；可大大降低钻井成本；可取代砾石充填,降低完井成本。
因此，膨胀管技术被认为是21世纪石油钻采行业的核心技术之一。
1 膨胀管的分类及优缺点1.1 可膨胀管的分类可膨胀管根据其结构的不同，可分为纵向波纹管、实体膨胀管（）和割缝膨胀管（）三种。
其中，纵向波纹管技术是事先将套管压扁成腰状（如图1a），下入井中后再用专用工具将压扁部位胀开。
割缝膨胀管有一系列串联的,互相交错的轴向割缝,割缝的布置使管柱易于膨胀。
后来在割缝膨胀管的基础上又发展出专门用于防砂的膨胀防砂管。
纵向波纹管成本较高,而且不能作为技术套管,只能作为套管补贴用。
因此本文重点介绍实体膨胀管和割缝膨胀管。
图1 纵向波纹管和可膨胀实体管1.2 两种可膨胀管的优缺点（1）可膨胀割缝管的优缺点：可膨胀割缝管的优点：膨胀性能好，直径可达原来的3倍；驱动力小，容易实施作业；选材要求不太苛刻，可借用常规套管或焊管；成木较低；可用作水平井完井的割缝筛管；可用作防砂筛管。
可膨胀割缝管的缺点：不能用作生产套管，只能用作技术套管或应急套管；不能用顶替方法注水泥固井，只能用平衡塞的方法；机械性能较差，抗内压主要依靠水泥环的强度和质量；为了保证水泥环的厚度，必须扩眼，对水泥浆性能也有特殊要求，一般使用纤维水泥。
（2）可膨胀实体管的优缺点：可膨胀实体管的优点：可用常规的顶替注水泥固井方法；机械性能较好，抗内压、外压及抗拉应力大，尤其抗内压的性能及未膨胀前基木一致；可用作生产套管；可用作尾管悬挂器。
可膨胀实体管的缺点：膨胀性能差，最大膨胀率约25%，膨胀力大，约为可膨胀割缝管的30倍；对选材的要求高；成木较高。
2 膨胀管技术的应用随着深井、超深井逐渐增多，施工过程中钻遇的不同压力层以及盐膏层、油气水层、坍塌层、漏失层越来越多，钻井的难度越来越大，油公司对投入产出比也越来越敏感。
膨胀管技术的诞生部分地解决了钻探和生产中的难题，在石油勘探开发过程中，膨胀管技术主要应用于以下情况:2.1 钻井方面（1）优化井身结构。
在深井钻井设计中，为了钻穿不同压力层系的地层以及易缩径、坍塌或易发生井下漏失的地层，常规的作法是用不同直径的套管封隔各层段地层。
在套管程序设计上应用膨胀管技术，可减少套管层次，在保证下部井径尺寸不变的情况下，可使上部井眼采用较小尺寸的技套，从而提高机械钻速和降低钻井成木。
对于超深井，可减少井眼锥度，提高处理井下突发事故的能力，从而钻更深的井眼，以便顺利达到勘探开发目的。
（2）封隔缩径、坍塌、井漏或局压层。
对于在钻井设计中没有预料到的恶性的井眼缩径、井壁坍塌、地层漏失或高压，如果通过处理和调整钻井液性能的方法仍难以凑效，最常规的方法只能通过补下一层技套来封隔2.2 套管修补作业方面（1）修补磨损的技术套管。
在确定了损坏的套管的具体位置后，采用内衬可膨胀管，在牺牲极少的技术套管内径的情况下，可恢复技术套管的承压能力，在保证施工安全的前提下继续下一步作业。
（2）修补老井生产套管。
对于投产多年的油井，可用膨胀管技术修补由于抽油杆磨损或地层流体腐蚀等原因造成的生产套管的破损。
（3）封隔射孔层段。
对于用挤水泥等常规作业不能封隔的射孔层段，可用膨胀管技术，封固不必要的产油、产气或出水层段，从而优化注水、注气或产能。
2.3 完井作业方面在深井或者老井开窗侧钻井中，随着井眼的不断加深，套管层次越来越多，井眼直径越来越小。
完井套管直径太小，不能有效地提高生产井产量，也满足不了完井作业、生产作业和将来修井作业的要求。
膨胀管技术在不改变上部井身结构的情况下，可使生产套管具有更大的直径，以提供更大的井下作业空间和产能表面积，既为将来完井管柱和修井作业提供更多选择，又可提高产量，便于将探井转换为具有经济产能的生产井。
3 可膨胀管技术研究3.1 材料学研究可膨胀管的材料必须具有足够高的变形能力，且膨胀后的力学性能基本能达到普通套管的水平。
在研究可膨胀套管管材过程中曾使用过低碳不锈钢、低碳合金钢、高压锅炉钢等，目前采用常规套管材料，如80、55。
国外针对80、55做了大量研究，试验表明，膨胀后管材的性能仍能满足标准的要求(如表1)。
表1 80、55膨胀前后的力学性能材料性能 5未膨胀膨胀20%80硬度241（最大）200-205217屈服强度σ0.2551.6（最小）567.4568.1抗拉强度σ655.0（最小）668.14722.6屈强比0.840.850.79伸长率14.0（最小）27.119.455屈服强度σ0.2379.2（最小）484.00547.4抗拉强度σ655.0（最小） 761.9 799.8 屈强比0.58 0.64 0.68 伸长率9.5（最小） 26 22由表1可知，经20%膨胀后，由于加工硬化的作用，80、55的抗拉强度都有所提高，伸长率都有所降低，由于膨胀残余应力的影响，屈服强度数据较分散，但所有数据均满足5的要求。
膨胀后的管材冲击韧性有所降低，同时由于包申格()效应的影响，膨胀后的套管抗挤强度降低约30%左右，如80的抗挤强度在膨胀后会比 5C3稍有降低，但通过一种特殊的工艺可使其得到部分恢复。
图2 膨胀及时效对钢的冲击韧度影响可膨胀管管材还可采用一种特殊的材料，钢，组织状态为铁素体加珠光体，经20%膨胀后其力学性能变化如表2和图2，及80、55的性能变化类似，屈服强度、抗拉强度和硬度均有不同幅度的提高，挤毁强度、冲击韧度降低，其性能指标基本接近55。
管材膨胀后内部会有残余的拉应力存在，经 0177试验，证明上述材料对应力腐蚀不敏感。
有资料显示高强度的套管材料95、110也可以作为可膨胀管管材使用。
综上所述,可膨胀管管材必须具有足够高的变形能力，膨胀后及应变强化后的屈服强度、抗拉强度、伸长率、硬度、冲击韧度、挤毁强度和应力腐蚀敏感性等均应满足 5的要求。
3.2 膨胀管连接螺纹的研究膨胀套管连接螺纹的设计、加工是实施膨胀套管技术的重点和难点之一。
膨胀套管之间的连接螺纹一般采用不同于螺纹的特殊螺纹，要求这种螺纹在膨胀前后和膨胀过程中都能保持较好的密封性能和较高的连接强度，这对于一般的螺纹是很难做到的，必须是经过专门设计的特殊螺纹才能达到这一要求。
在借鉴大量先进螺纹设计思想的基础上，设计了一种能够满足膨胀套管使用要求的特殊螺纹接头[4]。
该连接螺纹具有以下特征：(1)接头采用直接加工在管子上的螺纹连接，为无接箍式螺纹，需要对内、外螺纹同时进行冷磷化处理；(2)螺纹采用改进的偏梯形螺纹，螺纹齿形为倒钩式，内外螺纹紧密咬合，强度高，该螺纹承载面角为9o，导向面角为10o，齿高为1.575；(3)选用锥面/锥面密封形式，密封锥度为1：5密封效果好；(4)外台肩(主台肩)采用-15o的逆向扭矩台肩，辅助密封效果好，同时保证在膨胀过程中内、外螺纹不分开，其中内台肩为辅助台肩，选择直角台肩形式；(5)接头内、外均完全平齐，加工时不需要对接头部位墩粗处理。
基于先进的设计思想，结合可加工性能，确定该特殊螺纹的初步设计图纸，然后将初步设计图纸输入计算机，运用有限元模拟方法，确定合理的公差范围，进而确定最终的设计图纸。
3.3 驱动系统（驱动头）的研究在对金属管材扩径膨胀芯头调查研究和理论分析的基础上,结合国外膨胀套管作业实践,设计了膨胀锥几何模型,见图3。
图3中为芯头锥角,Ⅰ为润滑辅助区,Ⅱ为膨胀区,Ⅲ为定径区。
图 3 膨胀芯头外形结构 图 4 膨胀芯头几何尺寸膨胀作业时主要靠膨胀锥的膨胀区给管子内壁施加压力使其发生塑性变形，定径区的作用在于防止管壁发生大幅度回弹。
（1） 润滑辅助区的直径及长度：润滑辅助区的作用主要有2个，一是膨胀时将润滑剂良好地带入膨胀区，二是对即将进入膨胀区的管子起导向作用。
该区段的外径1D ，应该小于管子膨胀前的内径d ，见图4。
根据管材冷加工经验，如果是经过退火处理的膨胀管，则8.01≥-D d 。
该段的长度主要对膨胀管起导向作用，不宜过长，一般可取其值为0.4～0.7d 。
（2） 膨胀区的长度及椎角：从图4所示的几何关系可以很明显地看出，膨胀区圆锥段的长度2l 可由下式来确定：式中，3D —膨胀椎定径区的直径。
锥角的选择考虑了以下几点因素:使变形区的金属流动尽量流畅；有利于使润滑剂在膨胀区建立流体润滑条件；有利于管子轴线及膨胀锥轴线重合，使膨胀力方向正确；使膨胀力尽可能小。
要从理论上确定精确的最佳锥角数值是非常困难的，在金属管材冷加工中，这个角度也是根据经验确定的，建议在具体设计时最好采用小锥角芯头，一般以6～12o为宜。
（3）膨胀锥定径区的长度及直径：该段长度l可在较大范围内波动，对膨胀力和膨胀过程的稳3定性影响不大，另外，膨胀锥定径区在长度方向可以带有不大的锥度(直径差)。
该段的外径D等于管子膨胀后所要达到的内径。
33.4 套管膨胀技术的力学研究：在这项研究中，需要解决的问题有：下入井内的膨胀管轴相收缩率；膨胀管在膨胀后环空体积的膨胀管径向收缩量；膨胀管在膨胀后是否能满足井身设计所需的抗外挤强度；膨胀管在膨胀后的残余应力；膨胀套管膨胀后的回弹量以及及上层套管间的连接及密封。
3.5 配套工艺研究应根据可膨胀管的具体应用情况来完善相关工艺可行性及工艺实施过程，如扩眼、注水泥、钻塞等都不同于常规的钻井技术。
4现场试验存在问题及解决方案4.1 试验情况目前，已经对两口套损井应用膨胀管技术进行修复，其应用过程中主要存在如下两个问题：（1）膨胀过程中容易出现膨胀锥被卡现象；（2）在膨胀结束后取出膨胀工具困难，需要很大的力。
