封隔器锁紧机构关键几何参数分析.pdf

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1、石油机械一90一CHINAPETROLEUMMACHINERY2014年第42卷第4期．．油气田开发工程封隔器锁紧机构关键几何参数分析周晓君段志明赵磊王剑(1．上海大学机电工程与自动化学院2．中国石油化工股份有限公司东北油气分公司)摘要：以封隔器锁紧机构即锁环的简化模型为研究对象，分析封隔器坐封时锁环齿牙与中心管上齿牙的接触情况，得出当量摩擦因数是检验锁环能否自锁的关键指标。锁环承受载荷时回弹卡紧中心管，上齿面与中心管齿牙接触，当量摩擦因数只与齿前角0有关，齿后角0，的作用主要是增大锁环齿牙的强度。基于有限元分析和正交优化方法，分析

2、齿后角0，、齿牙间距P、齿牙高度h、齿牙尖角圆弧半径r等4个几何参数对锁环齿牙承载时的影响，得出影响最小的最优组合为：齿后角0，=70。，齿牙间距P：3mm，齿牙高度h=1him，齿牙尖角圆弧半径r=0．2Inm。关键词：封隔器；锁环；当量摩擦因数；齿后角；齿牙间距；齿牙高度；齿牙尖角圆弧半径；正交优化；有限元分析中图分类号：TE931文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—4578．2014．04．021AnalysisoftheKeyGeometricParametersfortheLockingMecha

3、nismofPackerZhouXiaojunDuanZhimingZhaoLeiWangJian(1．SchoolofMechatronicEngineeringandAutomation，ShanghaiUniversity2．S1NOPECNortheastBranch)Abstract：Thesimplifiedmodelofthelockingmechanism，namelythelockingringofpacker，wastakenastheobjectofstudy．Thecontactofthelockingrin

4、gtoothandcentertubetoothinpackersettingwasanalyzed．Itwasfoundthattheequivalentfrictioncoeficientisthekeyindextocheckwhethertheringcouldbelockedbyitself．Thelockingringspringsbackandclampsthecentertubewhenitbearsload．Theuppertoothsurfacecontactsthecentertubetooth．Theequi

5、valentfrictioncoeficientisrelatedonlytothetoothrakeangle01．Theefectot’thetoothclear—anceangle02ismainlytoincreasethestrengthoflockingringtooth．Onthebasisoffiniteelementanalysisandor—thogonaloptimizationmethod，theeffectsofthefourgeometricparametersincludingthetoothcleal

6、’anceangle02，toothspacingP，toothheighthandtoothfrontpointarcradiusronlockingringtoothloadbearingwereana—lyzed．Theoptimalcombinationoftheleastinfluencewasobtainedasfollows：02=70。，P=31131"11，h=lnltnandF=0．2lnn1．Keywords：packer；lockingring；equivalentfrictioncoeficient；too

7、thclearanceangle；toothspacing；toothheight；toothfrontpointarcradius；o~hogonaloptimization；finiteelementanalysis的另一个关键部件，主要作用有2个：一是防止封0引言隔器坐封后胶筒松弛弹回，确保长久的密封可靠性；二是防止卡瓦锚定后退卡而导致整个封隔器失封隔器是油田采油工艺中重要的井下工具之效。以往的研究主要围绕在比较不同锁紧机构的机一械结构优劣J，基于有限元分析软件对油管悬挂，位于油管和套管之问。当封隔器胶筒承受载荷时，将产生径向

8、变形，使胶筒与套管之问产生接触器锁紧机构进行应力分析，而对于锁紧机构的压力，封隔环形空间，隔绝产层，以控制产液，保受力和几何参数对其承载能力的影响都没有进行深护套管¨。。封隔器锁紧机构是除了密封胶筒以外入和具体的分析。2014年第42