水力錨錨爪結構對套管變形及擠壓應力的影響

為優化水力錨爪結構參數,減小水力錨爪結構對套管的損傷,針對普通螺紋齒形錨爪和鑲硬質合金錨爪結構,利用材料力學理論建立了鑲硬質合金錨爪接觸處套管所受的擠壓應力公式,采用有限元法分析了普通螺紋齒形錨爪接觸處套管的變形及擠壓應力.分析表明,普通螺紋齒形錨爪和鑲硬質合金錨爪均會對套管產生不同程度的損傷;在相同油管內外壓差作用下,與鑲硬質合金錨爪相比,普通螺紋齒形錨爪接觸處套管所受擠壓應力和徑向變形較小,對套管損傷最小.研究結果表明,試油壓裂用水力錨結構應采用螺紋齒形設計;在相同油管內外壓差作用下,鑲硬質合金錨爪接觸處套管所受擠壓應力隨牙齒楔角增大呈冪律指數降低,隨牙柱直徑增大呈冪律指數下降,隨錨爪直徑增大呈多項式增大,隨牙齒后角呈指數增大,但增大幅度較為平緩,隨軸向載荷增大呈多項式增大,但增大幅度較小;建議牙齒楔角取10°,錨爪牙柱直徑取10~12mm,錨爪直徑取40~50mm.研究結果為水力錨錨爪結構設計提供了理論依據.