弓形弹簧套管扶正器质量可靠性分析

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1、弓形弹簀套管扶正器质量可靠性分析黎勤，陈子辉,王晗阳（井下工具质量监督检验中心）摘要：介绍弓形弹簧套管扶正器的安装方式及失效试验，通过对得到的试验数据和试验结果进行质量可靠性分析，得出采用固定环或跨接箍安装的扶正器可靠性较高的认识，同时也指出了在套管扶正器的生产和使用中应注意的一些问题。关键词：弓形弹簧套管扶正器；失效试验；试验结果；质量可靠'性中图分类号：TE82612文献标识码：A文章编号：1006-768X（2003）03-058-03收稿曰期：2002-04-29;修回曰期:2003-03-24作者简介：黎勤（1975-），助理工程师,1998年毕业于抚顺石油学院

2、工业自动化专业，现从巿井下工具质量检验工作。联系地址：（062552）河北任丘华北石油钻井工艺研究院，电话:0317-2725654E-mail:jxgjzjzx@htxx.oom.cn可靠性是套管扶正器的使用前提，由于扶正器可靠性较差，在下井过程中扶正器损坏失效的事故时有发生，因此，研究扶正器的失效形式，探讨扶IE器的可靠性对于现场使用和生产制造具有重要意义。套管扶正器的结构套管扶正器按弹簧片弓形分为单弓形双弓形和三弓形，常用单弓形和双弓形：按弹簧片与圆箍的连接方式分为焊接式和编织式，编织式又分活舌另和死舌式;按圆箍片结构形式分铰链式和整体式。套管扶正器的安装方式套管扶

3、正器在套管柱上的安装方式分为串套管安装（图1）跨接箍安装（图2）和串套管固定环安裝（图3）三种。不同的安装方式，扶正器在下井过程中受力和变形不同。图1图2图3串套管安装方式，扶正器靠套管接箍推动下井，下放过程中扶正器整体受压，遇阻后弹簣片外径变大，且越压阻力越大。跨接箍安装方式，扶正器靠套管接箍拉动下井，扶正器整体受拉，弹簧；■!受拉后扶正器外径变小，下套管阻力较小。串套管固定环安装方式，扶正器靠固定环拉动下井，扶正器受力与跨接箍安装方式相同。串套管固定环安装方式是规范的安装方式，国外普遍采用。当扶正器按计算问距安装吋，必须采用固定环。套管扶正器失效试验与结果分析套管扶正

4、器的结构尺寸及性能是与其下人的爿眼直径相适应的。安装方式不同，井径不同，扶正器的受力状况和失效形式就不同。本文以140扶正器用于CB16钻头的井眼为伢进行失效试验。（见表1）表1扶正器破坏性试验前原始数据表编号结构试验前基础数据起动力/kN复位力/kN外径/nim硬度HRCW9136单弓焊接（整体圆箍）2.0042.92223926W9137单弓焊接（整体圆箭）1.6722.61323634.0¥)8076单弓（活舌）编织3.0728.15725034.2W9104单弓（活舌）缡织1.7109.78623338.4V99I05单弓（活舌）编织2.2749.46423533

5、.5糊08单弓（活舌）编织2.0869.95023334.6TO094双弓（活舌）编织0.72510.12123036.4W9095双弓（活舌）编织1.15110.63523032.4懂)96双弓（活舌）编织0.9419.74023032.299098双弓（活舌）编织1.03110.57223034.4Y99140双弓（死舌）编织1.2258.49423032.8W141双弓（死舌）编织1.93010.22823334.0Y99145双弓（死舌）编织1.1638.92423032.2W9I22双弓（死舌）编织0.7465.59422730.01.串套管安装扶正器在正常井

6、眼内受下压力的失效试验1.1试验方法由于井壁摩擦力，套管扶正器在人井过程中受軸向压力。在下放遇阻吋，外径变大，所受轴向压力增大。模似井眼选用套管或钢管，井眼内径经过机械加工。一般情况井眼扩大在10%左右，140扶正器常用在0^16钻头井眼内。考虑到扶正器下井顺利，我国的扶正器适用井眼扩大率不超过10%，普遍适用于扩大率5%的井眼。因此，正常试验井眼选择为CE25，相当于CE16钻头，井眼扩大4%◊试验方法如图4所示。试验在3（X）kN试验机上进行，均匀施加下压载荷并观察扶正器的变形情况，直到扶正器失效损坏。图41.2试验结果（见表2）表2CB25井眼内串套管安装扶正器的失

7、效试验数据编号结构下压载荷/kN破坏现象V99137单弓焊接221.5弹簧片弯曲，产生永久变形，焊缝无开裂。■105单弓（活舌）编织152.2SWWV9914I双弓（死舌）编织245.2饅蠻顯见裂V99096双弓（活舌）编织184.1醒腿愚8講霞落，圆箍变形。1.3试验结果分析（1）弹簧片连接强度与扶正器失效破坏载荷关系极大。试验情况表明整体I员1箍焊接式焊缝无开裂，死舌编织式只在编织舌処产生裂纹而无明显变形，说明圆箍强度高，不宜变形•，并且焊接式和死舌编织贫扶正器的弹簧片与圆箍连接为一体，固定牢靠，承受下压载荷时扶正器弹簧片