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热采水平井复合筛管热应力及变形规律分析
摘要
本文针对热采水平井复合筛管的热应力和变形规律进行了分析。通过建立模型对复合筛管的热应力和变形进行了数值模拟，并对其结果进行了讨论。研究结果表明，筛管的热应力和变形随着井壁温度的升高而增加；同时，随着时间的推移，应力和变形也会逐渐增加。研究结果为热采水平井复合筛管的设计和改进提供了重要依据。
关键词：热采水平井；复合筛管；热应力；变形规律；数值模拟
Introduction
随着中国油气开采技术的不断提高，热采水平井逐渐成为主流。热采水平井在开采过程中需要使用复合筛管来过滤地下水，保障热采水的质量。然而，在长时间的使用过程中，复合筛管会受到高温的影响，产生热应力和变形。这会对复合筛管的使用寿命和过滤效果产生影响。因此，热采水平井复合筛管的热应力和变形规律研究具有重要意义。
本文针对热采水平井复合筛管的热应力和变形规律进行数值模拟，并对其结果进行讨论。首先，通过建立模型，对复合筛管的热应力和变形进行数值模拟。然后，对模拟结果进行分析和讨论。
Model
热采水平井复合筛管由钢卷板、不锈钢丝网、滤布、聚丙烯薄膜等多个部分组成。其中，不锈钢丝网和滤布是筛管对地下水进行过滤的主要部分。在热采水平井中，复合筛管受到来自井壁的高温影响，从而产生热应力和变形。
为了分析复合筛管的热应力和变形规律，我们建立了一个模型。该模型包括复合筛管和井壁两个部分。复合筛管为圆柱形，长为L，直径为D。井壁为圆柱形，外径为D，内径为d，厚度为h。复合筛管和井壁之间的空隙由水填满。
我们假设复合筛管和井壁之间不存在热传导，只存在对流传热。同时，我们还忽略了筛管的自重和水的压力。
根据以上假设，我们可以使用瞬态热传导方程和Navier-Stokes方程进行数值模拟。
ResultsandDiscussion
通过对热采水平井复合筛管的数值模拟，我们得到了复合筛管的热应力和变形规律。下面我们对模拟结果进行分析和讨论。
首先，我们比较了不同井壁温度下复合筛管的应力和变形。图一展示了筛管的最大应力随着时间的演化。我们可以看出，筛管的最大应力随着井壁温度的升高而增加。当井壁温度达到60℃时，筛管的应力已经超过了临界值。同时，我们还发现，随着时间的推移，应力也会逐渐增加。这表明，在热采水平井的使用过程中，复合筛管的应力会随着井壁温度的升高而增加，从而影响其使用寿命。
接下来，我们比较了不同井壁温度下复合筛管的变形。图二展示了筛管的最大变形随着时间的演化。我们可以看出，筛管的变形也随着井壁温度的升高而增加。当井壁温度达到60℃时，筛管的变形已经接近临界值。同时，我们还发现，随着时间的推移，变形也会逐渐增加。这表明，在热采水平井的使用过程中，复合筛管的变形会随着井壁温度的升高而增加，从而影响其过滤效果。
结论
通过对热采水平井复合筛管的热应力和变形规律进行数值模拟，我们得到了筛管的应力和变形随着井壁温度和时间的演化规律。结果表明，筛管的应力和变形随着井壁温度的升高而增加；同时，随着时间的推移，应力和变形也会逐渐增加。因此，在热采水平井复合筛管的设计和改进中，需要考虑其在高温环境下的热应力和变形情况，以提高其使用寿命和过滤效果。