随着各油田开发进入中、后期,套损井越来越多。而套管的损坏将直接影响油水井的正常生产,甚至导致油水井停产、报废。随着油田开采时间的不断增长,油水井套管变形损坏的修理工作成为油田开发过程中必须解决的一个重要问题。在各种修井技术中膨胀管补贴技术优于其它补贴技术,且此项补贴技术经过发展后被越来越多的油田所应用。但是,在应用该技术的同时发现需要提供较大的膨胀力,且膨胀后膨胀管会有相当大的轴向收缩。针对上面的问题,Weatherford公司改进了膨胀工具的结构,采用旋转膨胀头进行膨胀,克服了上述缺点。而由于旋转膨胀技术的概念是近年来才提出的,大多数油田还是处于试验阶段。所以,为了推广此项技术能在广大油田应用,本课题着重对旋转膨胀系统的膨胀技术进行了研究。旋转膨胀系统膨胀技术的研究包括旋转膨胀头和膨胀管两方面的研究内容。对于旋转膨胀头的研究,首先,应用弹塑性理论推导出膨胀力的理论公式,为定量分析膨胀力的大小提供了依据。以此为基础确定了旋转膨胀头结构方案,并进行了结构设计。其次,对旋转膨胀系统进行了有限元分析,分析了衡量膨胀效果的膨胀参数(膨胀力、液压力、最大残余应力、轴向收缩量、壁厚减薄量)随影响因素(锥角、摩擦系数、定径区长度、旋转角速度)的变化,得到相应的变化规律。这为旋转膨胀头的设计提供了依据,也验证了理论分析的正确性。最后,本课题分析了旋转膨胀头在油田常用的三种膨胀工艺下的膨胀效果,得到适合旋转膨胀头工作的膨胀工艺,这大大提高了修井效率、保证了工作人员的安全。此外,对于膨胀管的研究,本课题主要分析膨胀管初始几何缺陷对膨胀效果的影响。经过分析,得到了具有初始几何缺陷的膨胀管膨胀前后的变化规律。这对于膨胀管的设计具有重要的意义,也进一步完善了旋转膨胀系统的理论研究。