在波纹管放置到井下的固定方位后,波纹管的胀大分2个步骤,首先是完全效果于内管壁的均布内压使其胀大;再就是用尺寸为圆管内径的胀管器对波纹管整形。内压胀大和胀管器的胀大结果。经过胀管器整形定径后波纹管的不圆度有很大改进,从而达到提高波纹管强度的意图。
在模仿波纹管的胀大过程中,首先在波纹管的内外表施加16MPa左右的内压,之后选用一定直径的胀大器进行胀大。用直径为245mm的胀管器胀大后波纹管的Mises应力云图如图9所示。胀大后的最大直径为271.4mm,最小直径为261.1mm,不圆度为3.8%。
因井下波纹管外有岩层存在,相关于光管而言,岩层的弹性约束有助于波纹管在胀大过程中的整形,即胀大整形后波纹管将具有更小的不圆度和更高的抗外挤强度。为此,在管外侧选用绷簧单元和实体单元模仿井下实际胀大过程中岩石层对波纹管胀大时的整形效果。胀大后的Mises应力云图。
对成型后的波纹管内外表施加均布压力,3种材料的波纹管抗内压强度见表3。
湖南波纹管的抗外挤强度通过在管外外表施加均布外挤力得出。将波纹管在外揉捏力效果下,截面尺寸变化曲线的曲率突变点所对应的外揉捏力作为抗外挤强度。
波纹管的抗外挤强度与管材强度及其包辛格效应、管体中存在的残余应力[3]、管体的不圆度和壁厚不均度等有关。关于一定的管材,经模具和成型工艺优化后的波纹管在胀大后的抗外挤强度主要与此时管体的不圆度有关。水力胀大后选用机械胀管器整形,可提高其圆度以及使其与井眼更好地贴合。