刘　庆

(中国石油大学胜利学院 机械与控制工程学院,山东 东营 257000)



双闸板U型防喷器主壳体强度及可靠性分析

刘庆

(中国石油大学胜利学院 机械与控制工程学院,山东 东营 257000)

[摘要]建立2FZ35-70双闸板U型防喷器主壳体三维模型,对主壳体模型进行合理的有限元建模,精确地划分整体网格以保证其计算精度。在额定工作压力和静水压试验两种工况下,依据强度准则以ANSYS软件为平台,对主壳体结构强度进行可靠性分析。

[关键词]双闸板U型防喷器;主壳体;有限元;强度计算;可靠性分析

随着人们对石油能源的需求量与日俱增,陆地上的石油天然气开采开始大量地向深井、超深井以及复杂地层进军,对钻采设备的可靠性要求也逐步提升。防喷器作为钻采设备中控制井下压力的关键部件,其重要性越来越被人们所重视[1-3]。对双闸板U型防喷器的强度分析是保证其工作可靠性的关键,而在保证使用条件的前提下,对结构进行优化,亦是倡导节能减排,提高产品技术含量的大势所趋。

1双闸板U型防喷器主壳体结构

2FZ35-70双闸板U型防喷器的设计和制造符合API Spec 16A和GB/T20174-2006《石油天然气工业钻井和采油设备 钻通设备》,并配备了各种尺寸的闸板。额定工作压力70 MPa(10 000 psi),静水压试验压力105 MPa(15 000 psi);液控压力8.5～10.5 MPa(1 200～1 500 psi),特殊条件下为20.7 MPa(3 000 psi);产品材料为60K,温度等级T-20:-29～121 ℃(-20～250 ℉)。主壳体为锻件,具有较好的强度和冲击韧性,避免铸造缺陷。具体结构如图1所示。

从图1中可以看出,主壳体结构特点:(1) 主壳体闸板腔室横截面由两段半圆弧和两条直线段组成,圆滑地过渡能尽可能消除应力集中,又不致给加工造成太大困难;(2) 闸板腔室底部开有朝井眼倾斜的斜面,不仅可以在闸板开合时清除泥砂,还能减小闸板运动阻力。……