防喷井口上卸扣装置设计及其力学行为研究

作     者：周洋 

作者单位：西安石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：韩成才

授予年度：2021年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：防喷器 上卸扣装置 自动卡瓦 移动导轨 仿真 

摘      要：传统修井作业过程中,油管的上卸扣作业需要工人手动操作液压钳完成,液压钳重达上百公斤,频繁地移动液压钳,工人的劳动强度较大,作业的安全隐患较高。自动化程度较高的铁钻工只需工人远程操作即可完成油管上卸扣作业,但价格与维护费用较高,鉴于以上两种类型设备的特点,本文综合设计完成了一种具有设备占地面积小、自动化程度较高且制造成本较低的集成式防喷井口上卸扣装置。论文对国内外油管上卸扣装置研究现状进行了分析研究;结合我国油田井口作业的现状与要求,确定了一种集成式防喷井口上卸扣装置的总体方案;对上卸扣装置的整体结构进行了设计,包括主钳、背钳、卡瓦和移动导轨的结构尺寸确定;运用UG对上卸扣装置进行了三维建模和运动学的仿真分析,确定了卡瓦液压缸的活塞行程与推力曲线图;在三维模型的基础上,使用ANSYS对上卸扣装置的主要受力部件进行了强度分析与整体的结构动力学分析,从仿真角度验证了上卸扣装置关键零部件的结构稳定性,同时求解了上卸扣装置的固有频率,避免作业时发生共振现象,提高了结构的稳定性;设计了油管上卸扣装置的液压系统、确定了液压系统的主要参数并对主要液压元件进行了选择,仿真分析了升降液压缸的液压系统回路在不同负载下的动态特性。防喷井口上卸扣装置可以减少井口工人的数量,将上卸扣装置与防喷器有效结合,提升修井作业中油管上卸扣的速度,节省修井作业的成本,具有较高的经济效益。