Cameron结构的防喷器壳体有限元分析.pdf

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1、2010年第39卷石油矿场机械第2期第38页OILFIELDEQUIPMENT文章编号：1O013482(2010)02—0038—03Cameron结构的防喷器壳体有限元分析肖力彤，宋振华，郑泳，黄鸿彦，肖欣荣(1．四川石油管理局装备制造公司，成都610051；2．南阳二机石油装备(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工况条件下的应力分布及危险点，并按照ASME规范分析其应

2、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—tong，SONGZhen—hua，ZHENGYong，HUANGHongyan，XIAOXin—rong(1．EquipmentManufactureCompany，SichuanPetroleumAdministrationBureau，Chengdu610051，China；2．RGPetro—Machinery(Group)Co．，Ltd．，Na

3、nyang473006，China)Abstract：ReferringtothestructureofCameronBOP，flashboardlongcircularcavityisused．MakinguseoffiniteelementanalysisofCosmosworks2008tocalculatethestressdistributionandriskpointsofitscasingattheworkingpressureof35MPaandhydrostaticpressureof52．5MPa．Followingtothestresscombinatio

4、nanalyzedbyASME，thedesigningissafe．Keywords：BOP；casing；stress；finiteelementanalysis钻井用闸板防喷器是石油及天然气钻井工程中和质量较大，强度比锻造的低，但制造容易，成本较必备的设备，应具备有效封闭井口、防止钻井时井喷低，并采用合理的热处理工艺。美国Cameron公司以及处理其他复杂情况等功能，并且具备用液压开的防喷器壳体是在350000kN水压机上采用闭合模关闸板的功能。其特点是操作方便，安全可靠，结构锻压成型，因而具备强度高、体积小、质量轻等特点。紧凑，既可在井内无钻柱时关闭空井筒，又可在井内采

5、用Cosmosworks2008分析软件对该防喷器有钻柱时关闭套管与钻柱之间的环形空间。的承压主壳体进行了有限元分析计算，给出了额定壳体是闸板防喷器的主体，是承受高压的重要工作压力和强度试验压力条件下的单元应力数值及零件。壳体中问有通过钻具的垂直通孔及闸板水平云图，并按照压力容器规范对有限元计算结果进行运动的闸板腔室。壳体外部铸有加强筋，既可减轻分析和强度验证，保障该防喷器设计的合理性和安质量，又使结构应力分布合理，提高承载能力。闸板全性。腔室底部制成便于泥沙流人井筒的倾斜面，而闸板1结构设计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

6、口。按照APISpec16A对承压件壳体材料的选用闸板防喷器的壳体为合金钢铸造成型。其体积要求，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I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：xiaolitong2000@sina．corn。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o279．4布。对模型进行计算时，在对称面上施加对称边界mm，额定工作压力为35MPa[1后，按照

7、强度和结约束。同时，考虑2种受力状态：①在试验状态，上构要求进行结构设计。为了方便防喷器的安装与拆下端的垂直通孔和两侧的1个长圆形通孔均用密封卸，壳体上、下部均采用法兰结构的形式；为了提高盲板覆盖，拧紧螺栓，内腔加水压至静液压力52．5壳体的力学性能，最大限度地降低闸板腔的应力集MPa(1．5倍的工作压力)；②在工作状态下，额定工中，闸板腔选用长圆形结构。壳体的三维模型如作压力为35MPa。如图3～4。图1E，。图1壳体三维模型图2壳体有限元网格划分2有限元分析采用有限元法对壳体进行力学分析