【正文】 噴器經(jīng)過(guò)八十幾年的發(fā)展，目前已經(jīng)發(fā)展成規(guī)格齊全、功能較完善的系列產(chǎn)品。我國(guó)的防噴器在采用先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)、光彈性應(yīng)力分析、三維有限元計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)、新產(chǎn)品樣機(jī)殼體進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變電測(cè)及產(chǎn)品的互換性、可靠性等方 面均有較大的發(fā)展和進(jìn)步．與國(guó)外產(chǎn)品在技術(shù)性能上的差距正日益縮小， 在向國(guó)際先進(jìn)制造技術(shù)靠攏， 正在逐步形成標(biāo)準(zhǔn)系列化產(chǎn)品、規(guī)模化生產(chǎn) ,基本滿足適應(yīng)了國(guó)內(nèi)井控市場(chǎng)的需求?，F(xiàn)階段我國(guó)新研制酌防噴器系列產(chǎn)品有： （ 1） 門 5— 35 防噴器組有單、雙閘板防噴器和環(huán)形防噴器 3 個(gè) 品種。 （ 3） P— J28— 70單雙閘板防噴器在設(shè)計(jì)“階段經(jīng)過(guò)三維有限元計(jì)算及光彈性應(yīng)力分拆，使其結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力分布更趨合理。目前國(guó)產(chǎn)防噴器在種類、性能、技術(shù)含量等方面與國(guó)外產(chǎn)品主要存在以下四個(gè)方面的差距： 井下防噴器設(shè)計(jì)研究 3 （ 1） 大口徑高壓防噴器研制生產(chǎn)起步較晚，主要承壓件殼體等精煉鋼毛坯鑄鍛造工藝還不夠完善，在一定程度上影響了防噴器的安全穩(wěn)定性。 （ 5）帶壓作業(yè)防噴器的生產(chǎn)技術(shù)水平不高。 隨著現(xiàn)代石油鉆采技術(shù)的發(fā)展，如深井、超深井、高壓油氣井及廣泛采用的平衡鉆井工藝的發(fā)展，特別是在為發(fā)現(xiàn)、解放、保護(hù)油氣層而日益受到重視的欠平衡 (負(fù)壓 )鉆井中，井下壓力高而復(fù)雜，僅靠地面井控設(shè)備控制流體流動(dòng)和井內(nèi)壓力會(huì)增大地下井噴的可能性，對(duì)井控設(shè)備的性能提出了更高的要求。有關(guān)的研究大多與井下安全閥或封隔器相聯(lián)系。 Willams公司研制了一種井下防噴器，隨技 術(shù)套管一起下入，同時(shí)下入一寄生管，通過(guò)寄生管，在地面控制井下防噴器，在起下鉆過(guò)程中保持井底為負(fù)壓，使起下鉆變得和常規(guī)過(guò)平衡鉆井一樣容易。 井下防噴器研究的意義 防噴器作為鉆井井控裝置中的核心設(shè)備，國(guó)內(nèi)外對(duì)其質(zhì)量性能極為重視，各國(guó)制造商都投入大量人力物力進(jìn)行研制開(kāi)發(fā)。 根據(jù)井下防噴器的總體框圖，（如圖四），初步擬定了三個(gè)方案。此方案的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能及時(shí)控制鉆桿外環(huán)空的節(jié)省時(shí)間，能及時(shí)控制井噴外環(huán)空的發(fā)生。 綜上所述，相比較而言，選擇方案三。 4 能在 120℃和 35MPa 的地質(zhì)條件下可靠工作。 井下防噴器的鉆具止回閥安裝于 鉆鋌底、靠近鉆頭處，井涌、井噴時(shí)可在最短時(shí)間里關(guān)閉鉆桿內(nèi)通道。增壓活塞 6 用剪切銷釘 5 固定在外管內(nèi)，防止平時(shí)的誤操作，只有在井噴時(shí)高壓地層壓力的出現(xiàn)剪斷銷釘 5，防噴器才進(jìn)行工作。增壓活塞 6大小端連接筒上開(kāi)小孔，中心管 10 上開(kāi)小孔，形成了鉆桿內(nèi)到增壓活塞 6 大端上腔液體的流通通道。 其結(jié)構(gòu)詳圖見(jiàn)圖一。同時(shí)，鉆桿與井壁環(huán)空中的地層高壓流體通過(guò)井下防噴器外筒上的小孔進(jìn)入井下防噴器內(nèi)增壓活塞大端下腔作用于增壓活塞大端的下側(cè)，而鉆桿內(nèi)的鉆井液通過(guò)增壓活塞大小端連接筒上小孔 和中心管上小孔進(jìn)入增壓活塞大端上腔作用于增壓活塞大端的上側(cè)。用一定的力上提鉆柱，中心管與鉆桿通過(guò)上下接頭螺紋聯(lián)接，產(chǎn)生隨鉆桿向上運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)； 膠筒座 與膠筒通過(guò)膠筒座螺紋聯(lián)接，鉆桿上提時(shí)由于膠筒與井壁產(chǎn)生的摩擦力而靜止不動(dòng)；上提力達(dá) 預(yù)定值后，剪斷連接在 膠筒座 和中心管上的剪切銷釘；中心管隨鉆桿向上運(yùn)動(dòng)，膠筒和 膠筒座 在膠筒與井壁摩擦力作用下靜止不動(dòng)，內(nèi)筒由于被 膠筒 抵住不能隨鉆桿向上運(yùn)動(dòng)， 增壓活塞被內(nèi)筒抵住不能隨鉆桿向上運(yùn)動(dòng)， 中心管 和下接頭及外筒向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，擠出增壓活塞大端下接頭之間的鉆井液，使西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 之復(fù)位。 中心管： E75 鉆桿鋼 增壓活塞： E75 鉆桿鋼 外筒： E75 鉆桿鋼 內(nèi)筒： E75 鉆桿鋼 頂筒： E75 鉆桿鋼 下接頭： E75 鉆桿鋼 上接頭： E75 鉆桿鋼 下膠筒座 ：耐腐蝕不銹鋼 216L 上膠筒座：耐腐蝕不銹鋼 216L 單流閥：耐腐蝕不銹鋼 216L 蝶形彈簧： UNS N07090 密封圈：丁腈橡膠 膠筒： NBR 丁腈橡膠 該設(shè)計(jì)的膠筒為非標(biāo)件，由于時(shí)間有限，未進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，在現(xiàn)有膠筒型號(hào)下進(jìn)行改動(dòng)，主要參數(shù)如下： 外徑： 內(nèi)徑： 98mm 總長(zhǎng)： 474mm 工作壓力： 250Kg/m 178。故理想狀態(tài)下中心管不受內(nèi)壓。 d、設(shè) t=13mm oLD = 138598 = oDt = 9813 = 由 [1]查圖 411 得 A= 110? 由 [1]查圖 412 得 B=167 ? ?eOtDBp ? = =25MPa 不符合要求。 當(dāng)中心管長(zhǎng)度 L 確定后再校核計(jì)算。 設(shè) D=148mm,則由式 36 得 t=， d=117mm oLD = = oDt = = 由 [1]查圖 411 得 A= 由 [1]查圖 412 得 B=162 西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 ? ?eOtDBp ? = 162 =15MPa 不符合要求。 考慮大端活塞上安裝剪切銷釘和密封圈，并處于下接頭和外管的聯(lián)接處，增壓活塞大端厚度取 t=55mm。 剪斷力 F=5MPa活塞大端面積 F=5 2214 5 98[ ( ) ( ) ]22??? =5 221 4 5 9 8[ 3 .1 4 ( ) 3 .1 4 ( ) ]22XX? = 銷釘?shù)募羟袘?yīng)力為 ? =（ ） b? （ 37） b? 為銷釘材料的抗拉強(qiáng)度。 內(nèi)筒強(qiáng)度校核： eeict t tDp 2 )( ??? =10 X (+7)/14 =??t? = 滿足強(qiáng)度要求。 西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 按內(nèi)壓容器校核： eeict t tDp 2 )( ??? =10X(+31)62 =??t? = 校核合格。 中心管上， ?? = 2iPDt （ 315） = 35 682 15XX =79MPa ?? = 4iPDt （ 316） 一種新型井下防噴器設(shè)計(jì)研究 23 = 35 684 15XX = 設(shè) 1q = ?? =? （ 317） 則 2q = ?? =? /2 （ 318） 小孔邊緣應(yīng)力 0,()??? =3 2q 1q =? （ 319） 2()???=3 1q 2q =? （ 320） 2()??? ?=3 2q 1q =? （ 321） 故孔邊最大應(yīng)力發(fā)生在筒體軸向截面上，且大小為 ? ，其應(yīng)力集中系數(shù)為： tK =? /? （ 322） = tK = max?? （ 323） 即 = ? max? =??t? = 開(kāi)孔校核合格。 解封拉力校核： 一種新型井下防噴器設(shè)計(jì)研究 25 解封拉力 F=20KN 中心管屈服強(qiáng)度下的抗拉力 pA = 220 .0 9 8 0 .0 6 8( ) 3 .1 4 ( )22XX? = 2m y pFA?? （ 330） = 2m =F 最大允許拉伸力 ? （ 331） = =F 最大安全靜拉力 patFF S? （ 332） = =F 校核合格。 外筒上的干密封錐管螺紋不需填料。 單流閥和濾網(wǎng)擋板處銷釘選好后，進(jìn)行點(diǎn)沖防松。 經(jīng)常檢查上膠筒座上的普通螺紋是否松動(dòng)，若松動(dòng)重新旋緊。老師對(duì)事業(yè)孜孜不倦的追求，面對(duì)困難無(wú)所畏懼的精神，崇尚創(chuàng)新的科學(xué)理念時(shí)時(shí)感染著我。正是他不厭其煩的講解和鼓舞人心的激勵(lì)，使我克服了一個(gè)又一個(gè)的困難，最終完成這 個(gè)設(shè)計(jì) 。正是他們的堅(jiān)持和面對(duì)生活的困難從不屈服的精神，我才得以順利完成大學(xué)的學(xué)業(yè)。 在完成論文過(guò)程中還得到了許多同學(xué)的關(guān)心和支持，他們?cè)谖易罾щy的時(shí)候一次次伸出援助之手，幫我跨過(guò)生活和學(xué)習(xí)上的障礙，最終達(dá)到勝利的終點(diǎn)。在此謹(jǐn)向 楊啟明 老師致以崇高的敬意和由衷的感謝。 致謝 本論文是在西南石油大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 楊啟明 老師的悉心指導(dǎo)下完成的，字里行間都凝聚著老師的辛勤汗水。 起下鉆桿輕起輕下，防止該井下防噴器的誤操作。 銷釘過(guò)盈配