【正文】 22 t=15mm 強(qiáng)度校核： oLD = 150098 = oDt =9815 = 由 [1]查圖 411 得 A= 由 [1]查圖 412 得 B=165 y? = = = o? =Min(2[]t? , y? ) = Min(,) = 1[]P =( oDt)B =( )x165 = 2[]P =2ooDt? (1 1oDt) = 2 22 2. 75 1(1 )6. 53 3 6. 53 3X X ? = [P]=Min( 1[]P , 2[]P ) = Min(,) =15MPa 校核合格。 設(shè)銷釘個(gè)數(shù)為 2，則： F=2? 2r? 90KN=2 427MPa 2r 解得： r= 取銷釘直徑 d=12mm 取銷釘長度 L=40+10=50mm 內(nèi)筒校核 內(nèi)壁承受最大壓力 45MPa,外壁承受最大壓力 35MPa,最大承受內(nèi)壓 10MPa。 外 筒 下 段 壁厚： 一種新型井下防噴器設(shè)計(jì)研究 17 故此段外筒壁厚 t=。 故取 mmt 15? 。 按抗內(nèi)壓壓力容器設(shè)計(jì) 鉆桿外最大壓力 35MPa 鉆桿內(nèi)正常壓力 20MPa 故鉆桿內(nèi)外形成最大壓差為 3520=15MPa 且增壓倍數(shù) 3 倍 故防噴器內(nèi)產(chǎn)生最大壓力為 15x3=45MPa 一種新型井下防噴器設(shè)計(jì)研究 11 內(nèi)筒受力狀態(tài)可類似看成如下狀態(tài)： 受內(nèi)壓 45MPa，外壓 35MPa 故設(shè)計(jì)壓力 cp =10MPa ??? = ny? （ 31） = =(MPa) 計(jì)算厚度： ? ? ct ic pDpt ?? ?2 （ 32） = 211610 ?? ?? ）（ t =(mm) 2Cttd ?? = ? )( mm? 圓整值???? 21 CCttn ）（ mm7? 按封隔器中心管壁厚計(jì)算方法計(jì)算： 井噴后泵入壓井液時(shí)，中心管承受最大的內(nèi)壓 tp =35MPa ? ??2Dpt t? （ 31） = 9835? ? =（ mm） 理想正常工作狀態(tài)下，由于中心管上開小孔，中心管內(nèi)外流體連通，受壓相同，中心管不受力；井噴時(shí)鉆桿外最高壓力達(dá)35MPa，防噴器內(nèi)形成最高壓力達(dá) 45MPa，中心管內(nèi)壓力 20MPa。 井下防噴器解封： 上提鉆柱。 膠筒 14和隔環(huán) 15與鋼圈 20 之間硫化，膠筒 16與膠筒座 17 之間硫化。下接頭 1與外筒 9 通過非標(biāo)準(zhǔn)的干密封圓錐管螺紋聯(lián)接，與增壓活塞 6的 大端并形成鉆桿外液體進(jìn)入防噴器的工作空間。 3 關(guān)閉靈敏度高，一旦井涌、井噴立即封堵井下通道關(guān)閉油氣層。 方案二：封閉鉆桿外環(huán)空 封住鉆桿外環(huán)空一般方案是用泥漿進(jìn)入膠筒（如圖一），使膠筒憋壓膨脹封閉外環(huán)空。 （ 4）缺點(diǎn)是研發(fā)難度大，技術(shù)要求高，容易損壞，維修成本高 。但目前世界上還沒有產(chǎn)品，還處于研究探索階段。 （ 4）閘板防噴器的剪切閘板可以在緊急情況下剪斷φ 127mm 的鉆桿，應(yīng)用比較廣泛，但是在抗硫化氫方面效果不夠理想。在深井上部井段，下入 4508m 的套管并固井后即可安裝這種防噴器及其與之配套的四通、底法羊等。 我國防噴器的研制開始于 1974 年，經(jīng)過 30 多年的發(fā)展， 開始初步建立了自己的防噴器制造業(yè)。 但是目前仍然存在安全性較差的問題，特別是必須借助于操作人員的責(zé)任心來保證鉆井工作的安全，在保證安全生產(chǎn)上 具有較大的不確定性。 防噴器作為及時(shí)發(fā)現(xiàn)和控制溢流，防止井噴，避免油氣資源浪費(fèi)，保護(hù)設(shè)備及人身安全的井控裝置中的關(guān)鍵部件，對(duì)鉆井、修井、試油等整個(gè)鉆井工程作業(yè) 過程中控制井口壓力，防止井噴事故，起著非常重要的作用。因此，國內(nèi)外石油界對(duì)其給以高度重視。 目前國內(nèi)外井控防噴器的類型： （ 1）閘板防噴器 主要由殼體、閘板、油缸總成、鉸鏈部分、二次密封裝置、手控總成等組成。我國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．與國外產(chǎn)品在技術(shù)性能上的差距正日益縮小， 在向國際先進(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)?；a(chǎn) ,基本滿足適應(yīng)了國內(nèi)井控市場(chǎng)的需求。 （ 3） P— J28— 70單雙閘板防噴器在設(shè)計(jì)“階段經(jīng)過三維有限元計(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。 （ 5）帶壓作業(yè)防噴器的生產(chǎn)技術(shù)水平不高。有關(guān)的研究大多與井下安全閥或封隔器相聯(lián)系。 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，國內(nèi)外對(duì)其質(zhì)量性能極為重視，各國制造商都投入大量人力物力進(jìn)行研制開發(fā)。此方案的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，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。 4 能在 120℃和 35MPa 的地質(zhì)條件下可靠工作。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。 其結(jié)構(gòu)詳圖見圖一。用一定的力上提鉆柱，中心管與鉆桿通過上下接頭螺紋聯(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。故理想狀態(tài)下中心管不受內(nèi)壓。 當(dāng)中心管長度 L 確定后再校核計(jì)算。 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。 內(nèi)筒強(qiáng)度校核： eeict t tDp 2 )( ??? =10 X (+7)/14 =??t? = 滿足強(qiáng)度要求。 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? = 開孔校核合格。 外筒上的干密封錐管螺紋不需填料。 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。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) 。 在完成論文過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，幫我跨過生活和學(xué)習(xí)上的障礙，最終達(dá)到勝利的終點(diǎn)。 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。 銷釘過盈配合安裝。 抗內(nèi)壓強(qiáng)度校核： 最小抗內(nèi)擠強(qiáng)度 P= 安全系數(shù) cS = 故允許內(nèi)壓力為： 西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 n cPP S? （ 325） = =35MPa 校核合格。 外筒校核 a 與增壓活塞大端配合段外筒壁厚校核 承受來自外壁的最大工作壓力 差 15MPa 此段長度 L=326mm 壁厚 t= oLD = = oDt = = 由 [1]查圖 411 得 A= 由 [1]查圖 412 得 B=16