海上完井滑套开关工具弹性爪机构性能研究

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1、石油机械CHINAPETROLEUMMACHINERY2014年第42卷第4期海洋石油装备海上完井滑套开关工具弹性爪机构性能研究刘传刚包陈义鞠少栋马认琦王俊姬(中海油能源发展监督监理技术公司)摘要：弹性爪机构是海上完井滑套开关工具中最重要的部件，其力学性能稳定性对于作业成败至关重要。基于受力分析和有限元模拟，建立开关工具弹性爪力学理论模型和三维有限元分析模型，研究弹性爪结构应力分布与作业性能。基于受力理论分析可知，弹性爪机构最大轴向拉力为4116N，最大应力为675MPa；基于有限元模拟计算，弹性

2、爪机构最大轴向拉力为3924N，最大应力747MPa，弹性爪结构强度满足要求。功能试验结果表明，理论计算方法存在一定的误差，有限元模拟结果相对比较精确和可靠，功能试验发现若弹性爪最大应力接近屈服极限，作业过程中结构本身会发生一定的微屈服变形，试验结果偏小，设计弹性爪结构时应特别注意关键词：滑套开关工具；弹性爪；力学模型；有限元；功能试验中图分类号：TE951文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—4578．2014．04．009ResearchonthePerformance

3、oftheElasticClawMechanismonOfshoreCompletionSleeveSwitchingToolLiuChuangangBaoChenyiJuShaodongMaRenqiWangJunji(CNOOCEnergyTechnology&Services—Supervision&TechnologyCo．)Abstract：Theelasticclawmechanismisthemostimportantpartoftheswitchingtoolforofshorec

4、ompletionslidingsleeve．Thestabilityofitsmeehanicalperformanceiscrucialtothesuccessofoperation．Onthebasisofforceanalysisandfiniteelementmode1．themechanicaltheoreticalmodelandthree—dimensionalfiniteelementanalysismodeloftheelasticclawwereestablished．The

5、stressdistributionandoperatingperformanceoftheclawwerestud—ied．Thetheoretiealanalysisofforceindicatesthatthemaximumaxia1tensionoftheelasticlawmechanismis4116Nanditsmaximumstressis675MPa．Thefiniteelementsimulationcalculationshowsthatthemaximumaxialten—

6、sionofthemechanismis3924Nanditsmaximumstressis747MPa．ThestrueturalstrengthoftheclawsatisfiesthereⅡuirement．Thefunctiontestshowsthatthereisanerrorwiththetheoreticalcalculationmethod．Thefiniteele—Illentcalculationisrelativelyverypreciseandreliable．Thefu

7、netiontesthasfoundthatifthemaximumstressoftheclawisclosetotheyieldlimit，theslightyielddeformationwillhappentothestructureitselfintheprocessofoper—ation．Thetestresu]tvalueissomewhatsmal1．whichshouldbegivenspecialattentionindesignofthe(．1aw．Keywords：sli

8、dingsleeveswitchingtool；elasticclaw；mechanicalmodel；finiteelement；functiontest锚定及油层保护阀等T具中卜。目前，海完井0引言作业使用的大部分弹性爪机构均存在有效寿命短、作业性能不稳定等问题，若完井防砂作业时滑套开弹性爪机构在现有海上完井系列工具中使用非关工具的任一组弹性爪机构失效，极易导致滑套打常广泛，多用于封隔器、充填滑套开关工具、插入开或关闭不到位，直接造成防砂失败，从引起地基金项日：国家科技重大专项