Cameron结构的防喷器壳体有限元分析

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1、万方数据2010年第39卷第2期第38页石油矿场机械OILFIEI．DEQUIPMENT文章编号：1001—3482(2010)02—0038—03Cameron结构的防喷器壳体有限元分析肖力彤1，宋振华1，郑泳1，黄鸿彦2，肖欣荣2(1．四川石油管理局装备制造公司，成都610051；2．南阳一机石油装备(集团)有限公司，河南南阳473006)摘要：参考美国Cameron公司的闸板防喷器，所设计的壳体采用长圆形的闸板腔结构。利用Cos—mosworks2008有限元分析软件计算单闸板防喷器壳体模型在额定工作压力35MPa和静水压力52．5MPa工况

2、条件下的应力分布及危险点，并按照ASME规范分析其应力组合，表明该设计是安全的。关键词：防喷器；壳体；应力；有限元分析中图分类号：TE921．502文献标识码：AFiniteElementAnalysisofCasingwithCameronStructureBOPXIAOLi-ton91，SONGZhen-hual，ZHENGYon91，HUANGHong-yan2，XIAOXin-ron92(1．EquipmentManufactureCompany，SichuanPetroleumAdministrationBureau，Chengdu610

3、051，China；2．RGPetro-Machinery(Group)Co．，Lid．，Nanyang473006，China)Abstract：ReferringtothestructureofCameronBOP，flashboardlongcircularcavityisused．MakinguseoffiniteelementanalysisofCosmosworks2008tocalculatethestressdistributionandriskpointsofitscasingattheworkingpressureof35MPa

4、andhydrostaticpressureof52．5MPa．FollowingtothestresscombinationanalyzedbyASME，thedesigningissafe．Keywords：BOP；casing；stress；finiteelementanalysi等，t_钻井用闸板防喷器是石油及天然气钻井工程中必备的设备，应具备有效封闭井口、防止钻井时井喷以及处理其他复杂情况等功能，并且具备用液压开关闸板的功能。其特点是操作方便，安全可靠，结构紧凑，既可在井内无钻柱时关闭窄井筒，又可在井内有钻柱时关闭套管与钻柱之间的环形空间

5、。壳体是闸板防喷器的主体，是承受高压的重要零件。壳体中间有通过钻具的垂直通孔及闸板水平运动的闸板腔室。壳体外部铸有加强筋，既可减轻质量，又使结构应力分布合理，提高承载能力。闸板腔室底部制成便于泥沙流人井筒的倾斜面，而闸板被支撑在底部的支撑筋上，这有利于清除泥沙，减少开关阻力。侧面导向筋限制闸板，使之对正井口。闸板防喷器的壳体为合金钢铸造成型。其体积和质繁较大，强度比锻造的低，但制造容易，成本较低，并采用合理的热处理．【艺。美国Cameron公司的防喷器壳体是在350000kN水压机卜采用闭合模锻压成喇，因而具备强度高、体积小、质量轻等特点。采用Co

6、smosworks2008分析软件对该防喷器的承压主壳体进行了有限元分析计算，给出了额定工作压力和强度试验压力条件下的单元应力数值及云图，并按照压力容器规范对有限元计算结果进行分析和强度验证，保障该防喷器设计的合理性和安全性。1结构设计按照APISpec16A对承压件壳体材料的选用要求，选用25CrNiMo制造壳体，调质处理硬度为收稿日期：2009—08—07作者简介：肖力彤(1964一)，男，四川成都人，高级工程师，1985年毕业于西南石油大学石油矿场机械专业，现从事石油钻采设备的管理与科研工作，E-mail：xiaoliton92000@siv

7、a．corn。万方数据第39卷第2期肖力彤．等：Cameron结构的防喷器壳体有限元分析197～235HB。确定防喷器的公称通径为0279．4mm，额定工作压力为35MPa[1]后，按照强度和结构要求进行结构设计。为了方便防喷器的安装与拆卸，壳体上、下部均采用法兰结构的形式；为了提高壳体的力学性能，最大限度地降低闸板腔的应力集中，闸板腔选用长圆形结构。壳体的三维模型如图1[1．33。图1壳体三维模型2有限元分析采用有限元法对壳体进行力学分析计算，以确定防喷器在工作中是否满足强度要求。按照静水压试验条件和额定工作压力下的单元数值及云图，对壳体按API

8、Spec16A的标准进行分析和强度验算。2．1材料性能参数防喷器壳体选用25CrNiMo材料，经调质处理后，其力学性能参数