【正文】 件所需的總壓縮力為 F = ?F + PF? 式中： ?F 將密封元件壓縮到接觸套管所需的壓縮力， N； PF? 在壓差 p? 的作用下，為達到密封所需的壓力， N。 丁腈橡膠由于具有較好的耐溫性，較好的抗張強度和彈 性，并且在價格上又較為低廉，因此在壓縮式封隔器膠筒中被廣泛應(yīng)用；氟橡膠具有較好的耐溫性和抗老化性能 ,但抗張強度和彈性均隨溫度的升高而明顯降低，故相對于丁腈橡膠來說用量較少；氫化丁腈橡膠是 80 年代中期開發(fā)并投入批量生產(chǎn)的一種新型橡膠，其耐溫性、抗張強度和彈性等其他性能都明顯高 于以上兩種橡膠，但價格較貴。隨著發(fā)展的需要相繼出現(xiàn)了金屬或尼龍等材料的密封元件。F 3CF2）n氟橡膠不僅適用于高溫礦物油，而且在二脂潤滑油、硅潤滑油、硅油、鹵族碳氫化合物、磷酸系液壓油、酸等介質(zhì)中也能很好地使用，但它耐酮和耐氨性較差。 應(yīng)用場合： 5 主要零部件的設(shè)計與計算 第 23 頁（共 38 頁） 一般安裝在外圓或內(nèi)圓上截面為矩形的溝槽內(nèi)起密封作用。 。這就表明 了它具有工作可靠性高、密封性好及壽命長的特點 。這種接觸壓力。 應(yīng)用場合 : O型密封圈 主要用于靜密封和往復(fù)運動密封。它屬于接觸式密封自封式壓緊 形式密封， O 形密封圈與其它密封圈相比，優(yōu)點 有 ： Y445152 注汽封隔器設(shè)計 第 22 頁（共 38 頁） a．單圈即可密封兩個方向的壓力，密封可靠，用于靜密封時可以做到不泄漏； b．體積小、重量輕、成本低 ； c．密封部件結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，不用周期性調(diào)整； d．動摩擦阻力??； e．既能用于作固定用的靜密封，也可用于作往復(fù)運動或旋轉(zhuǎn)運動用的動密封； f． O 形密封圈的尺寸，各種密封溝槽的 所有 要求，均可按 GB3452． 1— 92 方便選用，備件易解決。 為了正確地選擇所需要的密封件，必須要熟悉各種密封件的形式及特點，密封材料的特性和使用條件，應(yīng)用范圍，密封件工作壽命長短，制造難易，成本高低，安裝和維修是否方便等。 （ 2）油管自重伸長或自重壓縮 根據(jù)材料力學(xué)得油管自重伸長長度或自重壓縮長度的計算公式： EFPll 2?? 或 E lrrl 2 )( 20??? 式中： Δ l－油管自重伸長長度或自重壓縮長度，厘米； l－油管未伸長或壓縮時的長度，厘米； E－鋼的彈性模數(shù)，為 106公斤 /厘米 2。 如圖 14 所示，封隔器在坐封情況下，管柱受力分為兩部分：一部分受拉（如圖中 L1），管柱處于伸長狀態(tài)；一部分受壓（如圖中 14），管柱處于壓縮狀態(tài)。在使用中，封隔器坐封高度的確定影響著封隔器的密封效果。 當(dāng) d=8mm,計算 ?F ? ? 622 ?????? ???nd kN,在 60— 80kN之間，滿足要求。 當(dāng) d=,計算 ? ? 22)(4144 22622 ??????????????sndp MPa,在 20—25MPa 之間，滿足要求。 根據(jù)上述公式， ? ???? ???241 dnpssF 易知 ? ???n psd 4? 從而 ? ? ? ? 11018446226??? ?????? ? ???n psd mm 所以 ， 設(shè)計 防轉(zhuǎn)銷釘?shù)闹睆?d=。 2） 剪釘?shù)闹睆接嬎?方法：由教 《機械設(shè)計》（第八版）查 找后 得 知 剪釘?shù)募羟袕姸葪l件為 ? ?2)2(dF?? ? 而 ?? ??? ss? 式中： F— 剪釘所受的工作剪力， N； d0— 剪釘剪切面的直徑（可取為 70?d ）， mm； 5 主要零部件的設(shè)計與計算 第 17 頁（共 38 頁） [τ]— 剪釘材料的許用切應(yīng)力， MPa； σs— 件材料的屈服極限（可取為 MPaS 400?? ）， MPa； sτ— 安全系數(shù)（可取為 ??s ）。當(dāng)液壓力達到 一定值后，剪斷丟手剪釘，丟手短節(jié)下移，被防脫環(huán)擋住，液體從束爪上的縫隙中流出，實現(xiàn)泄壓。將幾種不同的丟手機構(gòu)組合 安裝 在一起，也是一種提高可靠性的 常用辦法 辦法，但會增加 一定的 成本和加工難度。整個丟手機構(gòu)隨著管柱下入井中，到位后再下壓一點距離，使內(nèi)爪處 于環(huán)形槽的中部，避免內(nèi)爪斜面與環(huán)形槽斜面相接觸而擠壓張緊套，使張緊套因自鎖而難下行。當(dāng)鉆具再井下遇卡時，從井口投入一個膠塞，膠塞下行剪斷堵塞，液壓孔貫通。該丟手機構(gòu)主要通過爪式機構(gòu)來傳遞重力和扭矩（如圖 11）。所傳扭矩的大小通過摩擦因數(shù)和上緊力矩來控制。內(nèi)外管柱之間完全依靠滾珠聯(lián)接，當(dāng)管柱下放到設(shè)計位置時，從井口投球，然后加壓，球座剪斷銷釘脫落，稍稍活 動管柱，滾珠自動脫落，便達到丟手的目的。 3)自動爪式丟手機構(gòu) 圖 7 螺紋聯(lián)結(jié)式丟手結(jié)5 主要零部件的設(shè)計與計算 第 13 頁（共 38 頁） 圖 8 自動爪式丟手機構(gòu) 自動式爪型結(jié)構(gòu)是一種常用于油管柱和套管柱的自動丟手機構(gòu)（如圖 8） 它通過爪子將送入工具和管柱聯(lián)接起來。 2)螺紋聯(lián)結(jié)式丟手機構(gòu) 螺紋聯(lián)結(jié)式丟手機構(gòu)主要應(yīng)用于石油固井套管柱中，其特點是丟手之前必須在螺紋連接處卸去重力載荷，其結(jié)構(gòu)如圖 7。將管柱下到預(yù)定 位置時，在管柱內(nèi)加壓，通過傳導(dǎo)孔推動活塞剪斷剪釘下行， 帶動整個下滑套下行 工作 ， 使 下滑套內(nèi)加工有環(huán)形槽 后， 使鎖塊回退到環(huán)形槽內(nèi) 部 ，上下接頭脫開，完成丟手操作。 圖 6 液壓投球式丟手機構(gòu) 圖 6 所示的丟手機構(gòu)是一個動作機構(gòu)內(nèi)置的投球式丟手機構(gòu)，它主要依靠鎖塊掛住連接套和下接頭，從而掛住下部管柱。按用途來區(qū)分，有主動丟手機構(gòu)和被動丟手機構(gòu)。這是反映封隔器技術(shù)水平的一項重要技術(shù)指標。一般兩套單向卡瓦和雙錐體正反相接。 錨定方式的 設(shè)計 可知，封隔器承壓能力越高，解封力就越大。然后邊循環(huán)邊下放，當(dāng)打撈工具插入封隔器內(nèi)后，繼續(xù)下放管柱，加壓 6080kN，然后上提管柱帶動上錐體向上位移，卡瓦回收，完成解封。 （ 3）丟手 。 封隔器下到設(shè)計位置后，從井口的油管加液壓，液壓力經(jīng)油管傳到封隔器，壓力達到 57MPa 時，坐封 銷 釘被剪斷，坐封活塞下移， 通過傳力套 推動 外套 、 上檔環(huán) 、膠筒， 下 擋環(huán)和上錐體下行，撐開卡瓦，同時，鎖緊機構(gòu)鎖緊，繼續(xù)加壓，待壓力達到 18MPa 時， 防遇阻銷釘被剪斷，此時， 膠筒壓縮到最大值，密封油套環(huán)形空間， 此時，在彈簧片的張緊力的作用下 鎖緊膠筒。 解封 機構(gòu) 主要由解封 銷釘 中心管 內(nèi)中心管 31 三種原件 組成 ，其 主要作用是 使封隔器解除密封 的 狀態(tài) 。 使封隔器進入密封狀態(tài)。 設(shè)計后的封隔器具有結(jié)構(gòu)簡單，液壓丟手靈活，后處理方便等特點。 方案 的選擇 根據(jù) Y445152 型封隔器的結(jié)構(gòu)特點：壓縮式，雙向卡瓦錨定，液壓坐封丟手和下工具。 (2)膠筒與座封機構(gòu)、解封機構(gòu)配合能完成座封、解封所規(guī)定的座封力、解封力，并考慮在壓力方向改變后，膠筒能否保持密封。 表 2 支撐方式代號 支撐方式名稱 尾管 單項卡瓦 無支撐 雙向卡瓦 錨定 代號 1 2 3 4 5 （ 3）坐封方式代號：用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，方式應(yīng)符合表 3 規(guī)定。 （ 4） 組合式：由 上述三種 任意組合實現(xiàn)密封的封隔器 3 封隔器的概述 第 5 頁（共 38 頁） 封隔器的型號編制 按封隔器分類代號、封隔器支撐、坐封、解封方式代號及 封隔器最大剛體外徑五個參數(shù)依次排列，進行型號編制。 封隔器的分類 封隔器按封隔件實現(xiàn)密封的方式進行分類。 能多級使用 :按工藝措施的要求，使用同一管住，封隔器可以多級使用 。 .它不僅能在壓井作業(yè)的情況下順利下人井內(nèi)，而且能盡量做到在不壓井不放噴作業(yè)的情說下順利下到預(yù)定深度。 （ 6）解封部分 解封部分是使油、套壓連通，進而導(dǎo)致卡瓦回收，膠筒恢復(fù)原狀、以利于起封的機構(gòu)。 （ 4）坐封部分 坐封部分是使封隔器坐于目的層段后保持密封狀態(tài)的 零件 機構(gòu)， 一般 ，它 主要 包括坐封活塞、中心管、上下接頭、滑環(huán)套等 零部件 。 （ 3） 扶正部分 扶正部分主要是起扶正密封元件的作用，同時也起初卡作用，便于封隔器坐封。 錨定部分 既可與封隔器設(shè)計成一體與卡瓦配合使用， 也可以單獨使用接在封隔器上。 （ 2）錨定部分 錨定部分也 稱作 “支撐部分”， 它的 作用是將封隔器支撐在套管壁上， 改變 由于縱向移動而影響 封隔器 密封 的 性能。 3 封隔器的概述 第 3 頁（共 38 頁） 3 封隔器 的 概述 封隔器的 結(jié)構(gòu) 封隔器的結(jié)構(gòu)主要包括密封、錨定、扶正、坐封、解封六大部分，而 六大 部分又各自包括 了許多的 零、部件。 我國封隔器的研制工作起步晚于美國和前蘇聯(lián)，但在近幾十年也有突飛猛進的發(fā)展。據(jù) 數(shù)據(jù) 統(tǒng)計，早在 上個世紀的六十年代，在 美國 市場上的相關(guān) 產(chǎn)品上的封隔器品種已 經(jīng) 達 的了 300 多 種。 封隔器是實現(xiàn)油氣田合理開采的戰(zhàn)略性武器，對封隔器進行研究意義重大。而在油田開采過程中，各油層的壓力、產(chǎn)量及吸水率等存在著較大區(qū)別。隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，各國的能源缺口也越來越大。主要有高效膨脹式封隔器、跨隔封隔器、磁性粘彈體封隔器、雙壓差逐級解 封封隔器、可承受雙向壓差的封隔器、可鉆可取式注水封隔器等。內(nèi)鎖緊 VII DesignofY445152steaminjectionpacker Student： SchoolofMechanicalEngineering Supervisor：， SchoolofMechanicalEngineering [Abstract]packerisanimportanttoolinoilfield,provideeffectivemeansformechanicaloilandgaswellnormalproductionandvarioustechnicalmeasurestobuysmoothly,occupiesaveryiofpackeranditsreliabilitydirectlyaffectsthesuccessrateanddevelopmentcostofoilandgas,analyzesthenamingandworkingprincipleofthetypesandparametersofthepacker。 因此該封隔器具有承壓能力高，使用壽命長，密封效果好 、結(jié)構(gòu)簡單，液壓丟手靈活，后處理方便等 特點。封隔器性能的優(yōu)劣以及可靠直接影響拿到油氣井你的措施成功率和開發(fā)成本。 審查意見： 指導(dǎo)教師簽名：評定成績（百分制）： __________分 Ⅳ 長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 )評閱教 師 評語 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )題目 Y445152 注汽封隔器設(shè)計 評閱教師 職稱 評閱 日期 評閱參考內(nèi)容： 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )的研究（設(shè)計）內(nèi)容、方法及結(jié)果， 難度及工作量，質(zhì)量和水平， 存在的主要問題與 不足。 （ 6）審查 說明書， 制作答辯 PPT： 2 周 。 （ 2）撰寫 開題報告： 2 周 。 （ 2）對機械設(shè)計有一定經(jīng)驗和認知，知道一般零件的選 型方法。 五 、 主要研究 （設(shè)計） 內(nèi)容、關(guān)鍵問題及解決思路 主要研究 （設(shè)計） 內(nèi)容 （ 1）封隔器整體方案設(shè)計 Ⅱ （ 2）封隔器結(jié)構(gòu)設(shè)計、密封元件設(shè)計 （ 3）整體受力分析及主要零部件強度計算 （ 4）裝置的總裝圖和重要部件的二維零件圖 關(guān)鍵問題 （ 1）封隔器整體方案設(shè)計 （ 2）封隔器結(jié)構(gòu)設(shè)計、密封元件設(shè)計 解決思路 （ 1） 通過翻閱圖書館的書籍，上網(wǎng)查詢有關(guān)文獻， 來設(shè)計出合理的 y445152 型封隔器。 1986 年到 1995 年間，我國機采井?dāng)?shù)已達油井總數(shù)的 %，為了解決增產(chǎn)和修井作業(yè)中遇到的問題，實現(xiàn)穩(wěn)油控水的目標，先后研制出了用于產(chǎn)油、注水和儲采等作業(yè)的專用封隔器。 國內(nèi)現(xiàn)況和發(fā)展趨勢 我國封隔器的研制工作起步晚于美國和前蘇聯(lián)，但在近幾十年也有突飛猛進的發(fā)展。 Ⅱ 1951 年，雙管封隔器問世，主要用于多管完井作業(yè)中。 1936 年，阿塞拜疆礦機研究所研發(fā)出了尾管式封隔器，其結(jié)構(gòu)已經(jīng)比較完善，但其下井深度只有 300～ 650m，有效工作壓力也低于 25kg/cm2 ?！胺N子袋”封隔器構(gòu)造簡單，功能單一，可靠性低。封隔器起源于美國，隨后在美國和前蘇聯(lián)都得到了蓬勃的發(fā)展。 長江大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 題目名稱 Y445152 注汽封隔器設(shè)計 學(xué) 院 機械工程學(xué)院 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 輔導(dǎo)教師 時 間 2021 年 6 月至 2017 年 1 月 目錄 任務(wù)書 ...................................