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在石油天然气行业中，采用新加坡WEFIC Ocean Technologies公司的模块化井口系统有助于缩短井下设备的安装时间。由于采用多级系统来支持不同套管程序和工作压力，因此该模块化井口系统安全高效并且易于操作。WEFIC工程师采用ANSYS Mechanical对关键系统组件的设计备选方案进行评估，随后通过物理测试来验证有限元分析结果。这种方法可大幅减少所需的测试原型数量，在确保可靠性的同时将研发时间减少大约60%。
"采用ANSYS技术完成设计大约只需过去所需时间的40%。"
WEFIC 提供全线的井口和采油树技术
井口位于石油或天然气井的表面，可充当悬挂点与加压密封口，便于在油气井生命周期的不同阶段将钻柱、套管线和生产油管下降到钻孔中。两种设备可连接到井口顶部，以用于控制表面压力：即钻井过程中的防喷器以及钻井结束后的采油树（用于控制井流量的阀门、配件和四通）。井口的内孔包含台肩，其上面的套管与油管悬挂器可用于悬挂套管柱和生产油管。尽管这些台肩可以防止套管和油管悬挂器向下移动，但还是需要一个机械装置来抵抗向下钻进的压力，否则压力会迫使套管和油管悬挂器上移，其有可能损坏井口并导致密封泄漏，从而降低保压压力。解决此问题的最常用方法是使用锁紧螺钉来固定悬挂器。这种方法需要相当长的安装时间，因为需要安装和拧紧大量锁紧螺钉。
新加坡 WEFIC Ocean Technologies Pte. Ltd. (WEFIC) 致力于为油田工程行业提供高科技石油设备与技术服务。
该公司的模块化井口(MW-I), 同时适用于陆上与海上应用，通过采用锁环径向扩展，直至安装在井口的凹槽中，进而缩短安装时间。借助井口、立管和防喷器操作的工具可以实施安装。这样可以显著缩短安装时间，从而降低钻井费用。采用该公司之前的构建测试法，设计新型井口的锁环将需要创建并测试2~3个原型，而每个原型大概需要两个月的时间。工程师估计，如果采用这种方法设计锁环大概需要六个月的时间。为了设计新井口的锁环，该公司采用 ANSYS Mechanical 在短短10周内就完成了非常接近成品的设计，只需要在原型阶段进行最终的调整即可，这样可以显著加快产品上市进程。
模块化井口
在最大载荷条件下锁环所承受的应力
根据井口型号，锁环必须可以承受3000~15000磅每平方英寸（psi）的压力所造成的向上力。3000~5000psi井口所用的锁环连接到井口的单个台肩，而10000~15000psi型号井口所用的锁环需要连接到多个台肩。所有这些型号井口采用的锁环都必须能够承受与井口压力等级相当的向上力，同时还必须在指定安全裕量范围内符合材料屈服极限。锁环从径向分开，一种旋转工具使锁环膨胀并进入井口孔壁的凹槽内。该工具需手动操作，因此使锁环膨胀所需的力值大小大约不超过200英尺磅。
WEFIC 工程师过去每次设计迭代时需要构建并测试一个物理原型，每次迭代大约需要2个月的时间。过去几年来，石油价格的走低迫使该公司寻求方法来提高设计过程中的效率。WEFIC与CAD-IT Consultants公司通力合作，使用ANSYS仿真软件来创建虚拟原型，这样可以减少需要构建和测试的物理原型数量。该公司采用 ANSYS Mechanical有限元分析软件指导5000psi与10000psi井口的锁环设计。
工程师将锁环材料定义为屈服强度超过100000psi的合金钢。他们需要同时计算锁环膨胀需要的力以及在锁环下面施加与井口压力等级相当的力时整个锁环的应力。为了实现上述目标，他们在仿真开始时移动锁环，使其能够径向膨胀。锁环完全膨胀后，则径向位移结束，此时即可记录锁环膨胀所需的最大力。然后采用另一个位移边界条件使锁环上移。当反作用力达到井口的压力等级时，停止仿真，然后评估锁环的应力与挠曲。
通过施加位移边界条件使锁环膨胀，即可获得最大锁环膨胀力。
首次设计迭代提供了可承受的膨胀力，但是应力值超出了设计目标。工程师通过改变锁环厚度值以及锁环接触井口时其外径横截面的角度，创建了另外的设计迭代。通过连续10次迭代，他们把应力值降低到设计规范以下，同时减少了锁环的膨胀力和重量。
然后工程师构建并测试了一个原型。测试结果满足了全部设计规范而且与仿真结果非常匹配。利用仿真，工程师只用两周时间就完成了锁环设计，又用两个月时间构建并测试了原型。采用ANSYS技术能够在10周时间内完成设计，这大约只有过去所需时间的40%。根据钻井条件、钻井设计和套管程序，WEFIC 模块化井口通过缩短安装时间能够大幅节约每口井的钻井成本。
ANSYS工具帮助 WEFIC 工程师实现了更简化的产品研发流程，并为公司客户提供经过优化的低成本解决方案，这些案例众多，不胜枚举，本文所介绍的只是其中之一。
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