CD-GF型钻井球阀阀体的力学特性分析

作     者：易先中 姚治明 周元华 杨增辉 盛治新 宋顺平 Yi Xianzhong;Yao Zhiming;Zhou Yuanhua;Yang Zenghui;Sheng Zhixin;Song Shunping

作者机构：长江大学机械工程学院湖北省荆州市434023 贵州高峰石油机械股份有限公司 青岛金江源工业装备有限公司 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司 

基　　金：国家科技重大专项“钻井协同自动控制系统研发”(2016ZX05022006-004)、“复杂结构井、丛式井设计与控制新技术”(2017ZX05009-003) 湖北省技术创新专项“深部地热资源综合开发利用关键技术”(2016ACA181) NSFC-石油化工联合基金项目“页岩和致密油气田高效开发建井基础研究”(U1762214、U1262108、51974035) 

出 版 物：《石油机械》 (China Petroleum Machinery)

年 卷 期：2019年第47卷第9期

页      码：23-29,36页

摘      要：CD-GF型钻井球阀阀体的结构最为薄弱,其外壳的开孔部位常出现开裂现象,影响钻井作业的正常进行。为此,运用ANSYS Workbench工程分析软件,对6种结构方案的CD-GF型钻井球阀阀体在压、拉、扭载荷作用下的力学特性进行详细的数值分析。研究结果表明:在不同拉力、内压和工作扭矩的组合作用下,相对于原阀体结构A,其他5种方案(A1、A2、B、B1和B2)在最大应力上减小的平均值分别为16. 4%、36. 0%、7. 6%、23. 2%和40. 7%,总变形量减小的平均值分别为16. 7%、37. 3%、22. 9%、30. 6%和45. 5%;在6种球阀阀体结构方案中,最大应力部位均出现在与阀体轴线垂直的孔壁上,随着与圆孔区域距离的增大,其应力值减小;在所有拉力、内压和工作扭矩的组合作用下,阀体的最大应力均小于其材料的极限抗拉强度,其力学行为处于材料弹性变形阶段;拉力载荷是影响钻井球阀阀体强度的主要因素;结构B2(外径增大28mm+双边开孔方案)对原阀体结构A的增强效果最好。研究结果可为钻井球阀阀体的结构优化与改进提供基础数据。

主 题 词：钻井球阀 阀体强度 最大应力 总变形量 拉力载荷 数值分析 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 082001[082001] 08[工学] 

D　O　I：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2019.09.004

馆 藏 号：203780399...