过油管防喷器密封胶心结构分析与优化.pdfVIP

　　 石 　油 　机 　械 　　　　　　 2007年 　第 35卷 　第 12期 CH INA PETROL EUM MACH IN ERY — 19 — 设计计算 过油管防喷器密封胶心结构分析与优化 1 1 2 1 付海龙 　邹龙庆 　陈建业 　王 　 ( 1. 大庆石油学院机械科学与工程学院　2. 大庆油田有限责任公司井下作业分公司 ) 　　摘要 　过油管防喷器依靠环形密封胶心实现油田带压起下管柱时的井口防喷控制 。利用 So lid work s软件建立模型 , 对其在不同控制压力下的接触压力进行计算 , 说明胶心对常规油管进行动密 封时 , 圆柱面中间区域是主要密封 “工作面 ”, 上端面边棱位置应力严重集中且易破坏 。以此为 基本事件 , 借助有限元软件优化模块 , 建立优化 目标 , 完成了胶心尺寸优化 , 获得最佳长径比为 17。改型胶心密封性能得到加强 , 寿命得以延长 , 对提高油田防喷控制效率有重要意义 。 　　关键词 　过油管防喷器 　密封胶心 　有限元 　非线性分析 　优化 　　在油田钻探生产过程中 , 常使用双闸板防喷器 直径 , 接箍通过引起胶心外胀挤压油室 , 迫使油室 或万能防喷器进行封井 , 以防高压油气外泄 , 或者 内压升高 , 当油室压力超过储能器气囊压力时 , 气 将万能防喷器与双闸板防喷器配合使用 , 实现钻探 囊被压缩 , 储能器吞入液压油以维持胶心与接箍间 作业 [ 1 ] 。但是 , 随着欠平衡钻井技术的日益成熟 , 接触压力不变 ; 当本体进入密封胶心时 , 密封直径 在封井或投堵条件下 , 带压起下钻杆 (油管 ) 成 随之减小 , 引起油室压力下降 , 储能器与油室间的 为油田作业的普遍需要 , 原有防喷设备的环空密封 压力差导致系统吐出液压油 , 继续维持胶心对本体 和内孔防溢控制技术已经不适应井口套压增高 、外 的接触压力不变 。 围压裂管柱压后投堵困难的生产现状 。过油管防喷 器主要依靠弹性密封元件的密封作用来实现带压起 下井口的控制 , 解决了带压起下防喷的问题 , 而且 与常规防喷器相比具有耐温 、耐压范围大 , 单胶心 寿命长等优点 , 逐渐在大庆油田获得广泛应用 。 过油管防喷器工作原理 图 1　过油管防喷器结构示意图 1—上 、下心头 ; 2—密封胶心; 3—铁心; 4 —出 过油管防喷器主要由密封胶心 、液囊和主壳体 ( ) 入 油 口; 5 —油室 ; 6 —液囊 ; 7 —防喷器壳体 组成 , 结构如图 1所示 。整个防喷器系统由手动液 压泵 、储能器 、常开式二位二通阀、带双向单流阀 密封胶心接触压力计算 快速接头 、液压油管线和过油管防喷器组成 。 过油管防喷器系统在工作过程中 , 由手动液压 利用大 型 CAD 软件 中的 So lidwork s 软件及 泵提供系统控制压力 , 再由储能器调节密封胶心与 CO SMO S有限元软件建立防喷器胶心模型 ,